В 2004 году он женился на телепродюсере и ведущей Гиа Милинович. В 2009 году у них родился сын. У Милинович также есть сын от предыдущих отношений.
Кокс отмечал, что когда ему было 12 лет, на него сильно повлияла книга Карла Сагана «Космос», которая стала одной из основных причин его решения стать физиком.
Кокс — атеист, выступивший соавтором книги «Атеистический путеводитель по Рождеству» (The Atheist’s Guide to Christmas, под редакцией Эриан Шерин).