Cha của ông là cụ Đoàn Cầu, được kết nạp vào Đảng rất sớm và là người Cộng sản đầu tiên của làng Gia Đẳng, xã Triệu Lăng, huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị, nay là xã Triệu Lăng, huyện Triệu Phong, tỉnh Quảng Trị. Mẹ của ông là cụ Nguyễn Thị Dương (1902). Hai cụ có tám người con thì 5 người con là Liệt sĩ, cụ bà được Nhà nước tặng thưởng Huân chương Độc lập hạng Nhất và truy tặng danh hiệu Bà mẹ Việt Nam anh hùng theo Quyết định số 394 KT/CTN, ngày 17/12/1994.[4] Năm người con liệt sĩ là:
Nửa thế kỷ chiến đấu dưới lá cờ vẻ vang của Đảng/ Đoàn Khuê.- In lần thứ 2.- H.: Quân đội nhân dân, 2004.- 215tr; Tóm tắt nội dung: Gồm những bài viết và bài nói của Đại tướng Đoàn Khuê trong 2 năm 1994 – 1995 về đường lối chính trị, quân sự của Đảng và Chủ tịch Hồ Chí Minh. Định hướng cho nhiệm vụ xây dựng quân đội nhân dân cách mạng, chính quy, tinh nhuệ, từng bước hiện đại và phát huy truyền thống đoàn kết hiệp đồng, bảo vệ vững chắc tổ quốc Việt Nam Xã hội Chủ nghĩa.
Tác phẩm "Chiến tranh cách mạng Việt Nam 1945-1975 - Thắng lợi và bài học" do Đoàn Khuê đồng biên soạn với 15 tác giả khác đã được trao tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh vào năm 2007.[5]
Phố Đoàn Khuê được HĐND thành phố Hà Nội đặt tên cho một con đường thuộc phường Việt Hưng, quận Long biên rộng 40 mét, dài 2 100 mét (năm 2013).
Ở phường Khuê Mỹ (thành phố Đà Nẵng); thành phố Đông Hà (tỉnh Quảng Trị); thành phố Kon Tum (tỉnh Kon Tum); thành phố Buôn Ma Thuột, thị xã Buôn Hồ (tỉnh Đắk Lắk) đều có tên đường 'Đoàn Khuê".
Ở thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định, cũng có một con đường mang tên Đoàn Khuê, thuộc khu đô thị Thống Nhất, phường Lộc Hạ, với chiều rộng 16,5m, dài khoảng 400m.