Karin Holst Hemsen var datter av indremedisiner Peter Fredrik Holst (1861-1935) og Kirstine Eleonore Sartz Fürst (1868–1949), niese av Freia-direktør Johan Throne Holst (1868–1946), og søster av medisinprofessor Johan Holst (1892–1953). Hun ble i 1929 gift med fondsmegler Johan Hemsen (1888-1978).