Hun giftet seg rundt 1914 med juristen Johan Herman Lie (1884–1960), sønn av matematikkprofessor Sophus Lie. Sammen fikk de sønnen Per i Paris i 1922. Ekteskapet ble oppløst i 1925. På 1930-tallet bodde hun på Lysaker med sin gamle far. Sønnen Per ble atomfysiker og forsvant under et stipendiatopphold ved NTH i Trondheim. Han hadde forulykket i en skrent, bare et halvt år før Karen selv gikk bort.