Prof. Dr. Canan Karatay, Ali Osman Karatay ile 1979 yılında evlenmiştir. Mehmet Rahmi Karatay adında bir çocukları vardır. Ali Başak Karatay, Boğaziçi Üniversitesi Felsefe Bölümü kurucularından eşi Kalp ve iç hastalıkları uzmanı Prof. Dr. Canan Efendigil Karatay gibi akademisyendir.
Canan Karatay, ''Eşime yanındayken bile hasret duyuyorum'' dediği Ali Osman Karatay'a zamanında canlı yayında ilan-ı aşk etmesiyle gündeme oturmuştu.
1999’da Gölcük depreminde gönüllü çalışan Canan Karatay, eşi ve oğlunu da hizmet ettirmiş. Kocasıyla oğlu tuvalet kazıp yemek pişirirken Canan Karatay da çadır hastanede bölgedeki en kıdemli doktor olarak hizmet vermiş.
Canan Karatay verdiği bir röportajda kocası ile nasıl tanıştığını şöyle anlatmıştı : "Bana, “Evde kaldın!” diyorlardı, 35’tim çünkü, umurumda bile değildi, deli gibi ders çalışıyordum. Annem bir gün, “Senin çalışmanı böleceğim diye korkuyorum ama emekli öğretmen arkadaşlarım bana yarın çaya gelmek istiyorlar!” dedi. Ben de, “Gelsinler, gelsinler, ben size hizmet ederim” dedim. Nasıl dedim ben de bilmiyorum, üzerime bir iyilik geldi. Annem de çok şaşırdı. Gerçekten de o gün elimden geleni yaptım. İşte o emekli öğretmenlerin arasında kaynanam da varmış, beni pek bir beğenmiş, oğluyla tanışmamızı sağladı. Anlaştık, kaynaştık. 33 yıldır evliyiz.
Çocuğu da düşünmüyorduk ama sonra trenin kaçacağını fark edince, 40 yaşında doğurdum.
