1978年6月12日，郭沫若因病長期醫治無效，在北京逝世，終年86歲。根據其遺囑，郭沫若的骨灰灑在山西昔陽縣大寨人民公社的梯田中。大寨專門為他建了紀念碑。郭沫若一生中共有過三任妻子，育有十一個子女。
張瓊華，是郭沫若原配夫人，四川樂山市人。1912年，郭沫若在父母的包辦下無奈與張瓊華（1890年-1980年）結婚，實際兩人並沒有感情。在享受五天新婚生活後，郭沫若離家，兩人沒有離異，以後68年裡，張瓊華孤獨一人一直守在郭沫若老家。1939年郭還鄉時，向還在守活寡的張瓊華鞠躬表示歉意。1980年張病逝於樂山，沒有留下子女。
佐藤富子（郭安娜）：郭沫若的第二任夫人，1916年8月，郭來到日本東京結實了一個叫佐藤富子的女護士。之後兩人自由戀愛，並且同居，為此郭沫若給她取了一箇中國名字，叫郭安娜。本來以為是一段童話般的跨國愛情，但是抗戰爆發後郭為了國家民族毅然決然地留下日本妻兒回到了戰火中的中國。新中國成立後，郭安娜不遠萬里來中國尋夫，不過彼時郭沫若已經再婚……後郭安娜加入中國國籍並定居大連，後被推選為政協委員，直到1995病逝，享年101歲。此前，她把自己所有的積蓄全部捐給了中國。郭沫若與安娜生有五個子女：
長子：郭和夫是中國科學院的化學家，原中科院大連化學物理所所長。
次子：郭博是建築家和攝影家，退休前為上海民用設計院總工程師。
三子：郭復生（亦叫佛生）是中國科學院動物所工程師。
女兒：郭淑瑀，後來與林愛信結婚，生一女林叢。林叢後留學日本，歸化為日本籍，改名藤田梨那，現任日本國士館大學文學部中國文學教授，參與創立日本郭沫若研究會。
四子：郭志鴻是中央音樂學院客座教授。
於立群，郭沫若的第三任夫人，也是陪伴他終生的一位夫人。青年時期於立群曾從事歌舞及電影表演。自幼喜愛書法藝術，以習顏字起步，後在郭沫若身邊，受其薰陶指教。1938年，郭沫若跟於立群（1916年-1979年）同居，並於1939年夏補辦婚禮；1979年，於立群縊死於北京故居。兩人共生有四男二女：
長子郭漢英畢業於清華大學工物系，中國科學院理論物理所研究員、博導。
次子郭世英肄業北京大學哲學系，1968年受到衝擊，不久從四樓墜下而死，自殺還是他殺至今成謎。
三子郭民英肄業中央音樂學院，1967年參加中國人民解放軍海軍，無預兆突然自殺，死因成謎。
長女郭庶英畢業於中國科學技術大學生物物理系，任北京中沛經濟發展中心總經理。
次女郭平英畢業於中國人民大學國際政治系，中國社會科學院歷史所副所長兼郭沫若紀念館館長。
四子郭建英畢業於清華大學本科，北京大學碩士，在美國電腦公司任職。著名指揮、音樂翻譯評論和音樂活動家。
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