1885 में कॉनन डॉयल ने लुईसा (या लुईसी) हॉकिन्स से शादी की जिन्हें "टोई" के रूप में जाना जाता है। वे तपेदिक से पीड़ित थीं और 4 जुलाई 1906 को उनकी मृत्यु हो गई। अगले साल उन्होंने जीन एलिजाबेथ लेकी से शादी की जिनसे उनकी पहली मुलाकात 1897 में हुई थी और तभी उनसे प्यार हो गया था। उन्होंने अपनी लुईसा के प्रति निष्ठा बनाए रखते हुए उनके जीवित रहते जीन के साथ एक आध्यात्मिक संबंध बनाए रखा था। जीन का निधन 27 जून 1940 को लंदन में हो गया।

कॉनन डॉयल पांच बच्चों के पिता बने। पहली पत्नी से उनके दो बच्चे थे - मैरी लुईस (28 जनवरी 1889 - 12 जून 1976) और आर्थर एलीने किंग्सले, जिन्हें किंग्सले (15 नवम्बर 1982 - 28 अक्टूबर 1918) के नाम से जाना जाता है -- और दूसरी पत्नी से उनके तीन बच्चे थे - डेनिस पर्सी स्टीवर्ट (17 मार्च 1909 - 9 मार्च 1955) जो जॉर्जियाई राजकुमारी नीना मिदिवानी (1910 के आस-पास - 19 फ़रवरी 1987; बारबरा हटन की पूर्व साली) के 1936 में दूसरे पति; एड्रियन मैल्कम (19 नवम्बर 1910 - 3 जून 1970) और जीन लेना एनेट (21 दिसम्बर 1912-18 नवम्बर 1997)। 

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