Cynthia nunca ha detallado cómo su exnovio, Danny Mozes, quien fue su pareja en la adolescencia, reaccionó al cambio del hijo de ambos. Mozes, que ejerce como profesor de colegio, y Nixon fueron novios entre 1988 y 2003 y de su relación nacieron Charles Ezkekiel y Samantha, quien hoy es conocido como Samuel.
La actriz tiene un tercer hijo, Max Elligton, de 9 años, que nació en febrero de 2011, fruto de su relación con la activista por la educación Christine Marinoni. La historia de amor entre las dos mujeres comenzó en 2002, cuando se conocieron en una conferencia, pese a ello, no anunciaron su romance hasta dos años después.
"Empecé a salir con mi pareja en enero de 2004 y la prensa empezó a sospechar cuando gané el Emmy. Habían paparazzis frente a mi casa y a la de mis padres y dije que sí, que tenía una relación con una mujer, pero que no hablaría hasta que todos se calmasen", dijo a The Telegraph en 2008.
Nixon y Marinoni contrajeron matrimonio el 27 de mayo de 2012, en Nueva York, después de un año de compromiso y de que su hijo Max naciera, tras numerosos intentos de embarazo.
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