陳恆義有弟妹各一。弟弟陳德義是作曲家,音樂教育家,曾留學義大利和法國學習音樂,回國後任天津音樂學院,哈爾濱藝術學院等校教授。妹妹陳梅伯(1907-2004)天資過人,1929年從燕京大學醫預畢業,1934年從協和醫學院畢業,獲醫學博士。1935-1937年同易見龍,王世浚一起,師從協和生理系林可勝教授研究血壓的中樞神經調控,在“中國生理學雜誌”發表了一系列論文(Chen MP, Lim, RKS, Wang SC, Yi, CL. On the question of a myelencephalic sympathetic center I-VI. Chinese Journal of Physiology, 10:445; 11:355, 367, 385; 12:197; 13:49),是中國早期極少數的從事基礎醫學研究的女學者之一。1938年後放棄醫學研究,頃畢生之力傳教。