Nata e cresciuta a New York City, Cynthia debutta giovanissima nel film Piccoli amori, al fianco di Tatum O'Neal, e in seguito si diploma all'Hunter College High School di New York. Il suo primo grande amore e' il teatro, passione che negli anni successivi la porta a partecipare a numerose piece di Broadway e a vincere un Tony Award, un Theatre World Award e un Los Angeles Critics Award. Sul piccolo schermo, appare in numerosi telefilm importanti e prestigiosi, tra cui La signora in giallo, Oltre i limiti e Tanner '88, quest'ultimo diretto da Robert Altman. Ma la vera notorieta' arriva nel 1998, quando viene scelta per il ruolo dell'avvocatessa Miranda Hobbes, una delle protagoniste della celebre serie TV Sex and the City, personaggio che interpreta fino al 2004 e che l'impone all'attenzione di pubblico e critica. Successivamente, partecipa come guest star ad alcuni episodi dei popolari serial E.R.- Medici in prima linea e Dr. House - Medical Division. Per il cinema, recita in diverse pellicole interessanti e di successo, tra cui Amadeus, diretto da Milos Forman, Il rapporto Pelican, di Alan J. Pakula, e La stanza di Marvin. Madre di due figli, avuti rispettivamente nel 1996 e nel 2002, dal 2003 e' fidanzata con l'amica Christine Marinoni, con cui progetta di sposarsi nel prossimo futuro.