Durant sa précédente relation avec Gwendoline Hamon (avec qui il a été marié de 2004 à 2013), Frédéric Diefenthal a accueilli son premier enfant, Gabriel Diefenthal, né en septembre 2004. Un enfant avec qui l'acteur que l'on retrouve ce 18 décembre 2021 dans En attendant un miracle (France 3) entretient de très bons rapports.
À 17 ans maintenant, le jeune Gabriel arbore un physique pour le moins très reconnaissable puisqu'il est l'incarnation parfaite de ses deux parents. Alors que dans certaines familles, les enfants ressemblent parfois plus à l'un des deux parents, tout porte à croire qu'au sujet de ce dernier, ce n'est pas le cas. En effet, ce dernier a quasiment le même visage que la petite-fille de Jean Anouilh, mélangé à la carrure de l'acteur emblématique de la saga Taxi. Une ressemblance que sa mère, Gwendoline Hamon, affiche avec joie sur son compte Instagram. Ce qui lui vaut quelques commentaires de la part des internautes qui sont nombreux à pointer du doigt cette belle ressemblance.
Malgré leur séparation, Gwendoline Hamon et Frédéric Diefenthal n'ont gardé aucun mauvais souvenir de leur union. Lors d'une interview accordée à Closer, en décembre 2014, le réalisateur avait rappelé les nombreuses qualités de son ex. "Mon fils a une maman exceptionnelle", avait-il indiqué. Et de poursuivre sur leur entente : "Malgré notre séparation, nous avons préservé un vrai dialogue."
Aujourd'hui en couple avec la belle Stéphanie, Frédéric Diefenthal redécouvre les joies de la paternité avec son deuxième enfant, né en 2018. Véritable papa gâteau, il ne rate jamais une occasion de partager d'adorables clichés de ce dernier sur la Toile. Pour preuve, l'été dernier, l'acteur a dévoilé pour la première fois une photo de son jeune garçon à la mer. Un tendre moment père-fils qui a enchanté les internautes.