1967 abiellus ta teist korda, seekord kristallograaf Thomas Margulisega. Sündis kaks last: poeg Zachary Margulis-Ohnuma, kellest sai New Yorgivandeadvokaat, ja tütar Jennifer Margulis, kellest sai õpetaja ja kirjanik. Seegi abielu lõppes 1980 lahutusega.
Margulis ise kommenteeris seda nii: "Ma lahkusin töölt abikaasana kaks korda. Inimlikult pole võimalik olla korraga hea ema, hea abikaasa ja esmaklassiline teadlane. Millestki tuleb loobuda."