Woelki werd geboren op 18 augustus 1956 in Keulen, een van de drie kinderen van ouders die uit Oost-Pruisen waren verdreven.
aan het einde van de Tweede Wereldoorlog. Hij studeerde filosofie en theologie aan de theologische faculteiten van de universiteiten van Bonn en Freiburg im Breisgau. Op 14 juni 1985 werd hij door kardinaal Joseph Höffner tot priester gewijd voor het aartsbisdom Keulen.