刘世龙的父亲刘宗谨曾担任过游击队大队长，母亲是妇救会主任蒋氏，他还有一个姐姐刘子。
1954年，刘世龙与他的一位女同学结婚；婚后，育有一子刘小龙。1962年，二人因感情不和，结束了长达8年的婚姻。后来，儿子刘小龙随他生活，长大后入伍从军。1990年，他的儿子刘小龙因车祸逝世，年仅36岁。
1966年5月1日，与比其小9岁的演员莽双英结婚。婚后，二人育有两个儿子。2002年，莽双英因患白血病逝世。
2003年6月17日，73岁的刘世龙与39岁的常家瑞结婚。
个人奖项
无论饰演角色的大小，他都会把自己融入角色当中。他是一个纯粹的人，对事业有无限的热爱，对拍戏有无限的忠诚。在生活中，他就是一个普通人，他从不摆明星架子，也不认为自己有什么特权。而且，他是个非常可爱的人，但容易健忘，虽然记性不是很好，但心里面始终装着朋友，还有年轻一辈的孩子。
刘世龙有着黑红的脸膛，粗壮的四肢，笔挺的腰板，军人的风度，是一个随和、热情、正直的人。他有着深厚的艺术功底，他从不叫苦，双手结茧，疲惫不堪的他从不叫累，俨然一个紧张、严肃而富有战斗力的士兵。在生活中，刘世龙豁达、开朗，对身边的事情始终抱着一种平和的心态，得而不喜，失而不忧。