W młodości socjalista, później ewoluował w kierunku liberalizmu. Był przyjacielem Józefa Piłsudskiego i autorem książki o nim. Fragmenty jego wspomnień ukazały się w Zeszytach HistorycznychAnatol Mühlstein, Pamiętnik, Zeszyty Historyczne, zeszyt 43, Paryż 1978, s.44-101.
Dwukrotnie żonaty. Jego pierwszą żoną była Suzanne Dumont, córka wydawcy belgijskiego pisma Le Flambeau, drugą - Diana de Rothschild (ur. 12.12.1907, Paryż), najstarsza córka i Nelly, z którą ożenił się 4.05.1932, a rozwiódł w 1951. Z tego drugiego małżeństwa miał trzy córki: Nathalie Mühlstein Josso (1934-2022), endokrynologa pediatrycznego, która studiowała zaburzenia rozwoju płci, w tym interpłciowość, historyka i biografistkę , oraz malarkę CecileZ uwagi na jego zaangażowanie w wychowanie dzieci Raymond Aron określił Mühlsteina, parafrazując Balzaca (Ojciec Goriot) jako Matkę Goriot. Anatol Mühlstein, Dziennik: wrzesień 1939-listopad 1940 (przekł. Dorota Zamojska; uwagi Jan E. Zamojski) Warszawa 1999, Wydawnictwo Naukowe PWN, , s.21.. Anka Mühlstein to historyk i pisarka francuska, żona pisarza Louisa Begleya.