10 marca 1921 w Atenach w Grecji ożenił się z Heleną, księżniczką grecką i duńską, ale wkrótce małżeństwo to rozpadło się przez romans Karola z Eleną (Magdą) Lupescu (1895?–1977). Helena rozwiodła się z Karolem w 1928, para miała jednak syna: Michała I (1921-2017), króla Rumunii od 1927.
Karol miał również syna i córkę ze swoją kochanką – licealistką Marią Martini.
Odznaczenia (lista niepełna) Rumuńskie Order Karola I – Łańcuch Order Ferdynanda I – Łańcuch Order Michała Walecznego – I klasa Order Gwiazdy Rumunii – Łańcuch Order Korony Rumunii – Krzyż Wielki Order Wiernej Służby – Krzyż Wielki (fundator orderu) Order Zasługi – Krzyż Wielki (fundator orderu) Order Męstwa LotniczegoKing Carol II 1930 Krzyż Pamiątkowy za Wojnę 1916–1918
Zagraniczne Order Orła Czarnego – Prusy Order Hohenzollernów z mieczami – Hohenzollern-Sigmaringen Order św. Andrzeja – Rosja Order Podwiązki – Wielka Brytania Order Annuncjaty – 1913, Włochy Krzyż Wielki Orderu śś. Maurycego i Łazarza – 1913, Włochy Krzyż Wielki Orderu Korony Włoch – 1913, Włochy Order Sabaudzki Cywilny – WłochyKrál Karol II. s následnikiem trünu, velkým vévidou Michalem Order Sabaudzki Wojskowy – Włochy Krzyż Wielki Orderu Orła Białego – Serbia Order Orła Białego – 1922, PolskaKawalerowie i statuty Orderu Orła Białego 1705–2008.