Mannerheim aluksi kuulutettiin avioliittoon kihlattunsa, kamariherran tyttären Margareta Elisabet Nordenflychtin (1714–1748) kanssa, mutta tämä päättyi eroon vuonna 1744. Heille ehti syntyä tytär Johanna Elisabeth vuonna 1741, joka kuitenkin kuoli viiden vuoden ikäisenä. Lopulta vuonna 1747 avioitui Västervålan kirkossa everstiluutnanttin tyttären Helene Maria Söderhjelm (1722–1793) kanssa. Heille syntyivät lapset Anna Maria (1748–1839), Lars Augustin (1749–1835), Gustava Charlotta (s. 1753), Gustaf Johan (1754–1826) ja Carl Erik (1759–1837).[2][3]