Karolos Papoulias sinh ra ở Ioannina. Papoulias là con trai của Thiếu tướng Gregorios Papoulias. Ông học luật tại Đại học Athena và các trường Đại học Milano, có một tiến sĩ về luật pháp quốc tế tư nhân từ Đại học Köln, và là hội viên của Viện Munich cho khu vực Đông Nam châu Âu. Ngoài tiếng Hy Lạp mẹ đẻ, ông cũng nói tiếng Pháp, tiếng Đức và tiếng Ý. Là một cựu vận động viên nhày sào và nhà vô địch bóng chuyền, Papoulias đã là Chủ tịch Hiệp hội thể thao quốc gia kể từ năm 1985. Ông cũng là một thành viên sáng lập và chủ tịch cho đến gần đây của Hiệp hội Di sản ngôn ngữ Hy Lạp.Karolos Papoulias kết hôn với Maria Panou và có ba con gái.