Его отец, Игорь Николаевич Племянников, был французским дипломатом в Египте и Турции, где и прошло детство Роже Вадима. Мать — актриса Мария-Антуанетта Ардилуз.
Имеет украинское происхождение.
Настоящее имя — Вадим Племянников.
Его сыновья, Кристиан Вадим (Christian Vadim), от Катрин Денёв, и Ваня Вадим (Vania Vadim) от Катерины Шнайдер. Его дочери, Ванесса Вадим (Vanessa Vadim) от Джейн Фонды, и Натали Вадим (Nathalie Vadim) от Аннет Вадим.