Ochoa er gift med Coe Miles, en åndsrett-advokat. De har to sønner. Hun er en klassisk fløytist og spilte med Stanford Symphony Orchestra, hvor hun mottok Student Soloist Award. Mens hun var på grunnivå ved San Diego State University, spilte hun fløyte i to år som en del av universitetets marsjband og i fem år som medlem av universitetets blåseensemble. Hun tok med seg en fløyte på sitt første oppdrag til verdensrommet.