Vollmöller hatte mit seiner Frau Emilie vier Söhne und fünf Töchter, darunter den Schriftsteller und Unternehmer Karl Gustav Vollmoeller (1878–1948), den Flugpionier Hans Vollmöller (1889–1917) und die Malerin Mathilde Vollmoeller-Purrmann (1876–1943).