Fue finalista del Abierto de los Estados Unidos en dos ocasiones; en 2009 fue derrotada por la belga Kim Clijsters y en 2014 por la estadounidense Serena Williams.

En una entrevista durante el Abierto de Estados Unidos 2010 la danesa se declaró amante del boxeo y la moda.

Durante otra entrevista la danesa confesó a la prensa española que hubiera preferido ser futbolista profesional, al igual que su padre y su hermano, sin embargo, eligió jugar tenis porque este deporte ofrece más oportunidades a las mujeres.

[21]​ No obstante, sí ha posado desnuda o en ‘topless’ para otras publicaciones, apareciendo ya tres veces en el ‘Swimsuit Edition’ de Sports Illustrated.

Tuvo su debut en el cuadro principal de dos torneos en Seúl (como clasificada; perdió ante Martina Hingis) y en Tokio (como WC perdió con la eventual campeona Aiko Nakamura) Su última parte de la temporada se resaltó por llegar a su primera final en dobles, con Victoria Azarenka, y ganando su primer título ITF en Estambul.

Caroline Wozniacki logró proclamarse campeona en la primera edición del torneo de Ponte Vedra Beach (Estados Unidos).

La danesa, que logró su primer título del año y el cuarto como profesional, se impuso en la final a la canadiense Aleksandra Wozniak.

[38]​ La danesa jugó el Torneo de Luxemburgo pero se retiró en primera ronda ante Anne Kremer cuando Caroline iba ganando 7-5, 5-0.

[39]​ Tras haber llegado a la final del US Open se clasificó para el WTA Tour Championships en Doha por primera vez en su carrera.

En su primer torneo del año, Wozniacki perdió en primera ronda ante Li Na de China en Sídney.

[44]​ En el Sony Ericsson Open en Miami, Wozniacki perdió en cuartos de final ante la belga Justine Henin 6–7(5), 6–3, 6–4.

Como cabeza de serie n.º 2 en Montreal, Wozniacki tuvo que esperar dos días debido a las lluvias para jugar la semifinal ante la rusa Svetlana Kuznetsova.

Con esta aparición en semifinales, Wozniacki se convirtió en una de las dos jugadoras (la otra Venus Williams) en haber alcanzado al menos cuarta ronda en los cuatro Grand Slams del 2010.

[50]​ En cuartos de final, se enfrentó a una ex reina del circuito; Ana Ivanović, donde Caroline consiguió su primera victoria sobre la serbia 7-6(1), 6-4; a pesar de que durante el partido la danesa se lesionó ligeramente al doblarse la rodilla izquierda mientras lideraba el segundo set 3-1.

En el round robin únicamente cayó derrotada por Stosur y clasificó como segunda en su grupo precisamente por detrás de la australiana.

En la final enfrentó a la francesa Marion Bartoli y en un partido intenso que duró 2 horas 8 minutos la danesa doblegó a la gala 6-1, 2-6, 6-3 para así conseguir su segundo título en la categoría Premier Mandatory y el décimo cuarto título de su carrera.

Sin embargo cayó en cuarta ronda con la alemana Andrea Petkovic 5-7, 6-3, 3-6; en un partido muy irregular para la danesa, en el cual cometió muchos errores no forzados, además que no aprovechó la mayoría de las oportunidades que tuvo para quebrar el servicio de su oponente.

El partido de un solo set fue ganado por la jugadora transalpina y campeona reinante del Roland Garros por 6-4.

De esta manera llegó a su quinta final del año y se enfrentó con la alemana y favorita local Julia Görges que la derrotó 6-7(3), 3-6; perdiendo de esta manera su segunda final del año.

[73]​ En su gira por Asia empezó participando en el Toray Pan Pacific Open en Tokio, Japón del cual era la campeona defensora.

La danesa como primera cabeza de serie fue encuadrada dentro del Grupo Rojo, junto con la checa Petra Kvitova, la rusa Vera Zvonareva, y la polaca Agnieszka Radwanska.

[74]​ En el primer partido del round robin se enfrentó en un encuentro durísimo ante su gran amiga Agnieszka Radwanska, a quien venció 5–7, 6–2, 6–4.

En su último partido en el round robin cayó ante la checa Petra Kvitova 6-4, 6-2; de esta manera quedando eliminada del torneo.

Concluyó su gira en Medio Oriente presentándose en el Dubai Duty Free Tennis Championships, del cual era la campeona defensora.

En cuartos de final consolidó su primera victoria en su carrera deportiva frente a la estadounidense Serena Williams, derrotándola 6-4, 6-4.

Luego participó el Internazionali BNL d'Italia en Roma, Italia en donde cayó en segunda ronda ante la española Anabel Medina 6-4, 4-0 y retiro.

[77]​ Su último torneo de la temporada fue el Qatar Airways Tournament of Champions que disputó en Sofía, Bulgaria.

Pasó directamente a semifinales después que la bielorrusa Victoria Azarenka se retirara del torneo.

En el Roland Garros llegó hasta segunda ronda perdiendo con la serbia Bojana Jovanovski, terminando su temporada de tierra batida con una pobre actuación.

Posteriormente se dirigió a Norteamérica para disputar la Rogers Cup en donde perdió en segunda ronda ante la rumana Sorana Cirstea.