Son épouse est inconnue, mais l'historien Karl Ferdinand Werner, constatant que son fils Herbert Ier a succédé à plusieurs Nibelungides, a émis l'hypothèse que l'épouse de Pépin soit membre de cette famille, et plus particulièrement fille de Théodoric Nibelung, qui est cité comme comte de Vermandois en 876.
En tout cas, Pépin a eu pour enfants :
Bernard, comte dans le Laonnois vers 877 ;
Pépin, comte au nord de Paris entre 877 et 893 ;
Herbert Ier (né vers 850, mort entre 900 et 907), comte de Vermandois ;
Cunégonde ;
peut-être une fille qui aurait épousé Bérenger, marquis de Neustrie, puis Guy, comte de Senlis en secondes noces.
