Дмитрий Константинович тяжело переживал крушение своих планов, да еще к ним прибавились и личные несчастья. Вскоре после переезда в Россию умерли два его сына – младенцы Петр и Иван, а затем скончалась и жена Кассандра. Она заболела лихорадкой, а «неискусство лекаря сделало смертельной (болезнь), чрез данное ей весьма сильное лекарство».
Семья Кантемиров покидает Украину и обосновывается в Москве. Будучи по делам службы в Петербурге, Дмитрий Константинович встречает там княжну Анастасию Трубецкую, которой вскоре делает предложение. Свадьба состоялась в 1719 году, а царь Петр принял самое деятельное участие в этом событии.
В 1722 году Дмитрий Кантемир участвовал в Персидском походе, во время которого управлял походной канцелярией Петра I. Уже в начале похода он почувствовал себя больным, и вскоре его здоровье настолько ухудшилось, что он был отправлен обратно. По дороге домой Дмитрий Константинович оставил завещание. В марте 1723 года он прибыл в свое курское поместье Дмитровку, а в августе того же года он скончался. Похоронили Дмитрия Кантемира в усыпальнице в Никольском Греческом монастыре рядом с первой женой.
Род Дмитрия Константиновича Кантемира пресекся во втором колене. Его сыновья не оставили после себя потомства. Последним из сыновей Дмитрия остался Сергей, который, похоронив всех родных, проживал в Москве до 1780 года. Правда, в России оставались еще племянники Дмитрия Константиновича, одним из которых был Константин Антиохович Кантемир – генерал-поручик русской военной службы. Последним в роду Кантемиров стал его сын Дмитрий, скончавшийся в Киеве в 1820 году бездетным.
Из детей Дмитрия Константиновича Кантемира самым знаменитым в России стал Антиох, прославившийся как поэт-сатирик и дипломат. Он родился в Стамбуле 21 сентября 1708 года и был младшим сыном в семье. В следующем году семья переезжает в Молдавию, так как отец становится молдавским господарем. А с 1711 года Кантемиры живут в России, спасаясь от мести турецкого султана.
Когда умерла его мать, Кассандра, заботу о его воспитании взяла на себя сестра Мария, с которой Антиох был особенно близок. Все дети Дмитрия Кантемира получили прекрасное образование под руководством лучших педагогов. Антиох рано начал читать и знал наизусть отрывки из Горация и Ариосто. Все мальчики желали посвятить себя военной карьере и были зачислены в императорский лейб-гвардии Преображенский полк. Антиох не составил исключения. Рассказывают, что в возрасте десяти лет он был назначен часовым у спальни императора. Ночью отец решил проверить, как сын несет службу, и застал его мирно спящим на посту. От отцовского гнева Антиоха спас Петр I. Возможно, что эта история придумана, но весьма похожа на правду. Однако, как бы то ни было, военным Антиох не стал.