Nel 1999, dopo quattro anni di fidanzamento, ha sposato l'attore e doppiatore [[Massimiliano Virgilii]], che ha poi lasciato dopo un mese per il conduttore [[Andrea Pezzi]]. Il matrimonio che verrà dichiarato nullo dalla [[Sacra Rota]].<ref>[https://www.ilsussidiario.net/news/perche-e-finita-tra-massimiliano-virgili-e-claudia-pandolfi-lei-pensava-a/2450307/ Perché è finita tra Massimiliano Virgili e Claudia Pandolfi?/ “Lei pensava a…”] </ref> Nel 2006 ha avuto un figlio dal cantautore [[Roberto Angelini]]. Successivamente, si è legata a [[Marco Cocci]], con il quale aveva recitato in ''[[Ovosodo]]''. Dal 2014 ha una relazione con il produttore cinematografico Marco De Angelis, padre del suo secondogenito, nato nel 2016, e con il quale si è unita simbolicamente a [[Barcellona]].<ref>[https://www.ilsussidiario.net/news/marco-de-angelis-compagno-claudia-pandolfi-lei-e-molto-piu-romantico-di-me/2508772/ Marco De Angelis, compagno Claudia Pandolfi/ Lei: “è molto più romantico di me”] </ref> In un'intervista a ''[[Belve]],'' del 2023, racconta di essersi innamorata anche di una donna.<ref>[https://www.cinematographe.it/news/claudia-pandolfi-rivela-mi-sono-innamorata-di-una-donna-e-ho-detto-no-a-tinto-brass/ Claudia Pandolfi rivela: “Mi sono innamorata di una donna e ho detto no a Tinto Brass”] </ref>
Ha una sorella minore, Enrica, anche lei presente nel cast di ''Ovosodo,'' nel ruolo del suo stesso personaggio da adolescente.
