Yıldırım Bayezid'ın 10'dan fazla eşi olduğu düşünülmektedir. Ancak tarihi kaynaklarda bu eşlerinden sadece 7'sinin ismi bilinirken, bunlardan 4 tanesinin hayatı hakkında bilgi vardır. Yıldırım Bayezid'ın eşlerinin isimleri ise şunlardır:
Yıldırım Bayezid'ın üçüncü eşi olarak bilinen Devlet Şah Hatun, Kütahya civarında doğmuştur. Babası Germiyanoğulları Beyliği Süleyman Şah'tır. Karamanoğullarının istilasından korktukları için kızını dönemin Osmanlı padişahı olan Yıldırım Bayezid'a vermiştir. Devlet Şah Hatun, aynı zamanda İsa Çelebi, Mustafa Çelebi ve Büyük Musa Çelebi Han'ın öz annesidir.
Hayatı hakkında az biraz bilgi bulunan diğer bir padişah eşi de Hafsa Hatun'dur. Bu sultanın Aydınoğulları beyi İsa Bey'in kızı olduğu söylenir. Yıldırım Bayezid'ın evlenme nedeni ise bu beyliğin topraklarını ele geçirmek istemesidir. Çocuklarının kim olduğu hakkında bir bilgi bulunmaz.
Yıldırım Bayezid'ın 10. eşi olarak bilinen sultan ise Olivera Despina Hatun'dur. Tarihte oldukça önemli birisi olan Sırp prensi Lazar Hrebelyanaoviç'in kızıdır. Despina Hatun, Yıldırım Bayezid ile Sırbistan'ın Alacahisar kentinde evlenmiştir. Osmanlı'nın Timur İmparatorluğu ile yaptığı savaş sırasında kocası ile esir düşmüştür. Üç kızı olduğu söylenir fakat sadece Aruz Hanım ve Paşa Melike Hanım hakkında bilgi bulunmaktadır.
Son eşlerinden biri olan Devlet Hatun, diğer eşi Devlet Şah Hatun ile oldukça fazla karıştırılmaktadır. Yapılan incelemelerde Devlet Hatun'un Müslüman ya da Türk kökenli olmadığı anlaşılmıştır. Yıldırım Bayezid'ın haremine aldığı Sırp, Bulgar ya da Rum kökenli bir cariye olduğu düşünülmektedir. I. Mehmet Çelebi'nin öz annesidir. Bursa'da Devlet Hatun Türbesi adında bir defin yeri bulunmaktadır.