高斯在24岁时就已成为知名的数学家和天文学家.就在他成名后不久，丘比特的爱情之箭射中了这位年轻的科学家.他爱上了家乡布伦瑞克制造上等皮革工艺师奥斯特霍夫的女儿约翰娜.高斯对这位文静美貌、心地善良的少女一见钟情.可是，这位在数学领域叱咤风云的战将，在爱情王国中却羞怯的像个小学生.他不好意思当面向心爱的姑娘表示爱慕之情，只好用不断写信的方式向她倾诉衷肠.通信两年后，约翰娜才同意了高斯的求婚.高斯对此十分高兴，他在把订婚消息写信告诉鲍耶的信中表露了这种喜悦的心情，他在信中说：“我好像总是生活在迷人的春光里，一切光辉灿烂的彩都展现在我眼前.”兴奋的心情跃然纸上.
1805年10月9日，高斯和约翰娜在布伦瑞克举行了婚礼. 1806年8月，高斯的大儿子出生了.孩子的出生给这个小家庭增添了欢乐.高斯为了纪念他与天文学家约瑟夫•皮亚齐合作对“谷神星”的成功研究，给孩子取名约瑟夫.第二年，高斯带着妻儿去哥廷根工作.1808年2月29日，约翰娜为高斯生了个女儿，女儿长得十分可爱，深受高斯喜爱.美满、幸福的家庭生活使高斯感到十分满意.他写信告诉鲍耶说：“在家中的小天地里，幸福的时光不断给我带来欢乐.比如女儿长了一颗新牙，或者儿子学会了一句话，都好像是发现了一颗新恒星和推导出一条新定理一样，
令人兴高采烈.”然而，幸福的时光十分短暂.1809年9月，约翰娜为高斯生下第三个孩子路德维希后不久即病倒.因为没有得到良好的和休息，10月11日
晚就离开了人世.在他妻子临终前，高斯正专心致志地埋头研究问题.当人们告诉他，夫人快咽气了，他却说：“让她再等会儿.”后来人们又来叫他，他说：“我马上就算完.”尽管高斯十分爱他的妻子，但是，科学研究对他来说占有更重要的位置.约翰娜死后不久，路德维希也因病去世.丧妻失子的沉重打击，使高斯悲痛万分.为了有人能够抚养幼小的孩子，第二年高斯再次结婚.新娘是约翰娜生前的好友米娜.米娜是哥廷根大学法律学教授瓦尔德克的小女儿，比高斯小11岁.米娜是一个过于敏感和容易激动的女性，性格不如约翰娜那么温柔体贴.婚后，他们由于性格不同，生活偶尔也不够和谐.但是米娜对约翰娜的一对子女却充满了母爱.
米娜为高斯生了三个孩子：儿子欧根，1811年7月29日出生；儿子威廉，1813年10月23日出生；女儿特蕾泽，1816年6月9日出生.米娜后因患，于1913年9月12日去世.
高斯的六个子女中值得的一提的是欧根和特蕾泽.欧根继承了父亲的优点，在孩提时代就显露出在语言和数学方面的天赋.但高斯却让他进哥廷根大学学习法律.欧根不愿意读他不喜欢的书，强烈反对父亲给他的压力.1830年秋，欧根只身去了美国.经过奋斗，最后成为美国国家
银行行长.特雷泽是高斯的小女儿，她在外表和性格上很像她的母亲米娜.母亲去世时.她才15岁，但是，却挑起了全部家务重担.她很爱她的父亲高斯.高斯晚年，她始终形影不离地伴随着他，为照顾年迈的父亲献出了她的青春.特蕾泽成了年迈高斯的巨大精神支柱.
数学天地在高斯生活中有一则感人至深的事，即他同法国女数学家索菲娅•热尔曼（1776—1831）的真挚友谊.索菲娅是巴黎富商的女儿.她从小酷爱科学，特别是数学.当时巴黎综合工科学校拒绝收女生，索菲娅只好靠父亲的关系，借这个学校学生的笔记来学习.通过不懈的努力，她在声学、弹性的数学理论和数论等方面都取得了出的成绩，成为近代数学史上第一位杰出的女数学家.高斯的《算术研究》发表后，她为作者的天才所折服.她决定给高斯写信报告自己在这方面的研究成果.顾虑到当时对女科学家的偏见，她改用一个男性的化名——勒布朗.看了索菲娅的信后，高斯对这些成果极为重视，从此两人通信频繁.拿破仑占领汉诺威后，索菲娅通过关系向法国将军说情，请他注意保护高斯.这时高斯才知道勒布朗原来是位女子.他十分感谢索菲娅的关怀，写信给她，说：“当我知道尊敬的M•勒布朗原来是高贵的索菲娅•热尔曼的化名，我该怎样向您描述我的惊羡之情呢？我简直难以置信您所提供的光辉榜样.爱好一般的抽象科学，特别是爱好整数之谜的人，寥寥无几.……由于性别的关系，您必然要遇到比男性多得无比的困难来使自己从事这项棘手的研究，并克服各种障碍，深入到最核心的部分.
因此您无疑具有可贵的勇气、非凡的才能和过人的天赋.”在信上他愉快地签上日期：布伦瑞克，1807年4月30日——我的生日.
索菲娅对当时的热门话题“费马大定理”的证明投入了更多的兴趣.她得出了一条新的途径，但需要和一位大数学家进行讨论，那只能是高斯.但她太年轻，只有二十几岁，又是女性，怕遭歧视，于是再一次化名.1825年，两位数学家用她的思路各自对费马大定理做了进一步证明.热尔曼的新思路、新方法没有直接的答题，而是全面论证题意，是第一次突破.
索菲娅由于是女性，在法国没有任何学位，也不担任任何科学职务，只在1816年由于《弹性的数学理论》赢得过法国科学院奖金.高斯十分欣赏索菲娅，他再三向哥廷根大学推荐她，最后，哥廷根大学决定授予索菲娅名誉博士学位.令人惋惜的是，学位尚未授予，索菲娅不幸在巴黎遽然病逝.至此，高斯和索菲娅最终没有见上一面.
高斯一生十分俭朴，就是在他极负盛名时，仍然过着节俭的生活.高斯的一位朋友在谈到他的生活时这样说：“一间小书房，一张铺着绿台布的桌子，一张白的写字台，一张窄小的沙发，70岁后添了一把安乐椅，一盏带罩的油灯，没有火炉的卧室，简单的食物，一件长罩衫和一顶天鹅绒小帽，这就是高斯的全部需要.”
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