[1]Es hermano de la también investigadora Hélène Langevin-Joliot, casada a su vez con el físico Michel Yves Langevin.
Michel Langevin era nieto del famoso físico Paul Langevin, que tuvo un romance en 1910 con la viuda Marie Curie, abuela de Pierre y Hélène.
Tuvo dos hijos con Anne Gricouroff, asimismo investigadora del IBPC e hija de Georges Gricouroff, profesor e investigador del Instituto Curie; Marc Joliot, investigador en neurociencia, y Alain Joliot, biólogo.
Pierre Joliot y Anne Gricouroff mantuvieron una larga colaboración profesional, siendo autores ellos dos o en colaboración con otros investigadores de numerosos artículos científicos en el campo de la bioenergética celular.
Fue asesor científico del primer ministro francés desde 1985 hasta 1986.