Không giống như nhiều ngôi sao nam Hàn Quốc phải hoàn thành nghĩa vụ quân sự bắt buộc khi họ đang trên đỉnh cao của sự nghiệp, Kwon Sang-woo đã hoàn thành nghĩa vụ quân sự từ trước khi trở thành diễn viên.

Mẹ của Kwon Sang-woo là một người Công giáo La Mã, và được anh ấy thể hiện vai diễn trong film "mật mã tình yêu /Cha sứ biết yêu" (Love, So Divine), trong đó anh đóng vai một cha sứ. Tên xác nhận của anh ấy là Francisco.

Kwon Sang-woo kết hôn với nữ diễn viên và cựu Hoa hậu Hàn Quốc Son Tae-young tại khách sạn Shilla vào ngày 28 tháng 9 năm 2008. Vào ngày 6 tháng 2 năm 2009, vợ anh sinh hạ một đứa con trai đầu lòng, được đặt tên là Luke (biệt danh là Rookie). Đứa con thứ hai của họ, một cô con gái, chào đời ngày 10 tháng 1 năm 2015.