Il est le père du comedien et réalisateur Svante Thunberg, le beau-père de la chanteuse lyrique Malena Ernman, le grand-père de l'activiste climatique Greta Thunberg et sa sœur Beata, toutes deux atteintes du Syndrome d'Asperger, et le grand-oncle de l'acteur Oskar Thunberg. Lui même est le petit-fils de Svante Arrhenius, Prix Nobel de Chimie en 1903 un des premiers à émettre une théorie du réchauffement climatique