Carolina e Marcos tiveram um filho, Davi, nascido em 16 de abril de 1999. Carolina casou-se novamente, desta vez com Tiago Worcman, em 6 de maio de 2007, na Mansão das Heras, no Alto da Boa Vista.
Em 2007 Carolina Dieckmann processou o Pânico na TV!, da RedeTV!, e ganhou a causa. Na ação, ela alegava que teve sua vida privada invadida quando foi perseguida por Vesgo e Silvio. Os humoristas chegaram a colocar um guindaste para flagrar o filho da atriz dentro do apartamento dela. A emissora do "Pânico" teve que pagar R$ 35 mil de indenização e ficou proibida de fazer referência à atriz. Carolina casou-se novamente, desta vez com Tiago Worcman, em 6 de maio de 2007 com quem teve outro filho,chamado José, nasceu de parto normal no dia 14 de agosto de 2007.
Em maio de 2012, fotos íntimas da atriz foram publicadas na Internet. Foi descoberto que o primeiro site em que as imagens foram publicadas, em 4 de maio de 2012, encontra-se hospedado em Londres; depois disso, as imagens se espalharam pela Internet através de correio eletrônico e redes sociais. A partir de então, a Polícia Federal e outros órgãos de investigação de crimes cibernéticos no Brasil iniciaram o processo de rastreamento do publicador original das fotos. Durante a investigação, foram levantadas duas hipóteses principais para o ocorrido: de que as imagens foram copiadas do computador pessoal da atriz quando ela o deixou numa assistência técnica e de que alguém conseguira entrar no e-mail da atriz e, desse modo, ter acesso aos seus arquivos pessoais. Alguns dias depois, a atriz prestou esclarecimentos à Justiça e fez a queixa oficialmente. Seu advogado, Antonio Carlos de Almeida Castro, solicitou aos principais indexadores de conteúdo que removessem os resultados de fotos da atriz, tal pedido foi acatado pelo Yahoo! quase imediatamente, porém o Google não se manifestou sobre o caso e as imagens continuam disponíveis. Durante suas declarações à polícia, Carolina Dieckmann afirmou estar sendo chantageada para que as fotos não fossem divulgadas.
