Zasnúbili sa v novembri 2017, keď Cook požiadal Cuoco o ruku na jej 32. narodeniny. Zosobášili sa v júni 2018. Zaujímavosťou však je, že po svadbe spolu nežili v spoločnej domácnosti, čo slávna seriálová Penny potvrdila v mnohých rozhovoroch. "Život je o rovnováhe. Je to skvelé. Staviame si náš vysnívaný dom, takže čoskoro budeme spolu u nás doma. Dosiaľ to však pre nás fungovalo dobre. Nemám s tým problém,“ vyjadrila sa napríklad na jeseň v roku 2019.
Aktuálne sa situácia herečky a jej manžela po takmer dvoch rokoch manželstva zmení, čo Cuoco prezradila v rozhovore pre Access Hollywood. Akonáhle začne herečka s prácou na novom seriáli „The Flight Attendant“, začne sa aj spoločné sťahovanie do nového domu.

„Stavali sme, doposiaľ sme však nestrávili ani jeden večer v našom novom dome. Karl v dome bol a ja som sa ho opýtala, prečo nezostal na noc. On odpovedal, že chce počkať, kým sa ja a všetky naše zvieratá nasťahujú. Začnem nakrúcať v apríli a to bude aj čas, kedy začneme žiť v našom dome,“ prezradila 34-ročná slávna blondínka.
Kaley Cuoco je známa najmä ako Penny zo sitkomu Teória veľkého tresku (2007 – 2019), za ktorý si spolu s kolegami a kolegyňami vyslúžila šesť nominácií na Screen Actors Guild Awards v kategórii Najlepšie herecké obsadenie komediálneho seriálu. Od októbra 2014 má hviezdu na hollywoodskom Chodníku slávy.