山田和利さんの家族構成は、妻の菜実恵さん、長男で俳優の山田裕貴さん（1990年9月18日生まれ）、そして4歳年下の長女・麻生（まい）さん（モデル・クリエイターとして活動）の4人家族です。また、2024年3月には裕貴さんが元乃木坂46の俳優・西野七瀬さんと結婚したことで、大きな祝福に包まれました。
父・和利さんと息子・裕貴さんの間には、単なる「元プロ野球選手と人気俳優」という枠を超えた、魂の結びつきとも呼べる親子エピソードが数多く残されています。
裕貴さんは小学生から少年野球を始め、中学時代は父がコーチを務める硬式野球チーム（東名古屋スターズなど）の流れを汲む環境で白球を追いかけていました。しかし、中学3年生の時に自ら野球を辞める決断を下します。過去のテレビ特番インタビュー（『A-Studio+』や『情熱大陸』など）で、裕貴さんは当時の葛藤を涙ながらにこう振り返っています。
「お父さんはプロ野球選手なのに、自分はどうしてこんなに下手なんだろうと比べてしまった。父が立った甲子園の土を踏みたかったけれど、自分にはプロに行ける才能がないと気づいてしまったんです」
息子から「野球を辞める」と告げられた際、和利さんは怒ることも無理に引き止めることもなく、ただ静かにその決断を受け入れました。しかし、高校卒業後に裕貴さんが「俳優を目指して上京したい」と打ち明けた時には、プロの世界の厳しさを誰よりも知る人間として、短くも重みのある言葉を贈っています。上京後、エキストラやオーディション落ちを繰り返す下積み時代を送っていた裕貴さんに対し、和利さんは言葉で細かく干渉する代わりに、息子が出演する特撮ドラマ『海賊戦隊ゴーカイジャー』や深夜ドラマ、舞台作品を黙ってチェックし続けていました。
2014年、裕貴さんが映画『ライヴ』で初主演を務めた際の舞台挨拶で、サプライズで読み上げられた父・和利さんからの手紙には、「自分で決めた道だから、どんなに苦しくても言い訳せずに最後までやり抜きなさい」という趣旨のメッセージが綴られており、裕貴さんが壇上で号泣した場面はファンの間で語り草となっています。また、裕貴さんが2023年にバンテリンドーム ナゴヤ（旧ナゴヤドーム）で中日ドラゴンズの始球式に登板した際、マウンド上で父の現役時代を彷彿とさせる真剣な眼差しで投球し、その様子を父が誰よりも喜んでいたというエピソードは、親子の深い絆を象徴しています。
