Ngày 10 tháng 8 năm 1984, Cécilia kết hôn với Jacques Martin, người dẫn chương trình nổi tiếng trên truyền hình Pháp.[6] Cô dâu 26 tuổi và đang mang thai 9 tháng, chú rể 52. Hôn lễ cử hành tại Neuilly-sur-Seine; thị trưởng thành phố lúc ấy, Nicolas Sarkozy, là người chủ hôn. Gia đình Martin có hai cô con gái, Judith (sinh ngày 22 tháng 8 năm 1984) và Jeanne-Marie (8 tháng 6 năm 1987).

Nicolas Sarkozy, yêu cô dâu ngay khi đang cử hành hôn lễ,[13] dành trọn bốn năm sau đó để chinh phục cô. Năm 1988, Cécilia bỏ Martin để về sống với Sarkozy, khi ấy Jeanne-Marie mới sáu tháng tuổi. Đến năm 1989, cô hoàn thành thủ tục ly dị với người chồng cũ. Sarkozy ly dị vợ năm 1996 để kết hôn với Cécilia vào ngày 23 tháng 10 cũng trong năm ấy. Người chứng cho hôn lễ của họ là Bernard Arnault và Martin Bouygues. Sáu tháng sau, ngày 28 tháng 4 năm 1997, Louis, người con duy nhất của Nicolas và Cécilia, chào đời.

Năm 2005, Cécilia Sarkozy bắt đầu có mối quan hệ công khai với giám đốc điều hành công ty truyền thông và quảng cáo Publicis, Richard Attias.[7][12] Tuy nhiên, đến đầu năm 2006 bà quay trở lại với chồng, khi ấy ông cũng đang có quan hệ với Anne Fulda, một nhà báo làm việc cho tờ Le Figaro.