Wozniacki là con gái trong một gia đình cha mẹ người Ba Lan, cha Piotr và mẹ Anna.[4] Tên cô viết theo tiếng Ba Lan là "Karolina Woźniacka". Piotr Wozniacki cũng đồng thời là huấn luyện viên của cô.[5]

Wozniacki sinh ra trong một gia đình có truyền thống thể thao. Mẹ cô là vận động viên bóng chuyền trong đội tuyển quốc gia Ba Lan.[5] Cha cô từng chơi bóng đá chuyên nghiệp ở Đức. Gia đình Wozniacki chuyển tới Đan Mạch khi ông thi đấu cho một câu lạc bộ ở đây.[4] Anh trai Patrick Wozniacki cũng là một cầu thủ bóng đá chuyên nghiệp ở Đan Mạch.[5]

Về sở thích của mình, Wozniacki đã trả lời tạp chí Teen Vogue, "Tôi thích bóng ném (môn thể thao phổ biến ở châu Âu), bóng đá, bơi lội, chơi piano và nhiều thứ khác."[6]

Wozniacki có thể nói thông thạo tiếng Đan Mạch, Ba Lan và Anh, ngoài ra hiểu tốt tiếng Nga.[7]

Bạn thân nhất của cô trong các chuyến du đấu là hai chị em vận động viên quần vợt người Ba Lan Agnieszka và Urszula Radwanska. Ngoài ra Wozniacki cũng kết bạn với vận động viên khác là Victoria Azarenka (Belarus) hay Angelique Kerber (Đức).

Từ năm 2011 Wozniacki đã cặp bồ với Rory McIlroy, một vận động viên Golf gốc Bắc Ireland, sau khi họ gặp nhau tại München trong một trận đánh quyền anh giữa Wladimir Klitschko and David Haye.[8]. Vào giao thừa 2014 họ đã hứa hôn tại Úc. Cả hai đã chuẩn bị cưới và đã gởi thiệp cưới vài ngày thì Rory gọi điện thoại tới hủy bỏ đám cưới.[9]