Гражданская жена - Сусанна Цирюк, родом из Минска, музыкальный режиссёр, дочь белорусского дирижёра Юрия Цирюка. Окончила Санкт-Петербургскую государственную консерваторию имени Н. А. Римского-Корсакова в 1989 году (факультет режиссуры музыкального театра, класс М. Слуцкой), работала главным режиссёром Белорусского государственного академического музыкального театра (2010-2013), лауреат российской театральной премии «Золотая маска» (2005). Познакомились в Минске, где Нилов работал актёром в театре. Прожили вместе семь лет. Сын - Дмитрий (род. 1992), музыкант-мультиинструменталист.Гражданская жена - Юлия Михайлова, актриса. Познакомились на съёмках фильма «Проклятие Дюран» (1993). Отношения продлились недолго, детей от совместного проживания нет.Гражданская жена - Полина (Юлия) Каманина (род. 8 июня 1974), актриса театра и кино, сценарист. Встретились на съемках одной из серий «Улиц разбитых фонарей». Прожили три года, детей не имели. "Помню, Леша Нилов как-то лихо написал: «У меня было три законных и два гражданских брака. А незаконных - 28. Итого 33». Я долго думала: «А где же мое место в этом донжуанском списке?» А потом посчитала и решила, что в общем списке пока нахожусь где-то в хвосте, а вот в графе «гражданский брак» числюсь второй. Вот такая сложная арифметика!", - говорила впоследствии Полина.

Вторая жена - Ирина Климова, актриса и певица. Через пять месяцев после рождения сына Никиты Алексей Нилов оставил супругу с грудным ребёнком на руках и уехал из Москвы в родной Санкт-Петербург. Брак был расторгнут 21 сентября 2004 года. Сын - Никита Алексеевич Нилов (род. 2003, Москва). С сыном актер долго не общался. Но в 2014-м они встретились. Тот факт, что он не общался долгое время с сыном, Нилов объяснил тем, что ему было бы сложно растолковать мальчику в том возрасте, что произошло и как.

Третья жена - Елена Нилова (ранее - Володина, род. 1978), бывшая портниха 4-го разряда, бывший продавец модного магазина одежды в Санкт-Петербурге, сейчас - профессиональный фотограф. Алексей и Елена живут вместе с 2004 года (после его официального развода). Поженились в 2011 году. Обвенчались в Софийском соборе в Царском селе. Являются прихожанами этого Собора. Алексей принял обряд крещения осознанно, в возрасте девятнадцати лет, а его крёстным отцом был его лучший друг, актёр Владимир Осипчук (1960-1990). ----Проблемы Алексея Нилова с алкоголем Много лет у актера были проблемы с алкоголем. 16 марта 2000 года Алексей Нилов пережил клиническую смерть вследствие злоупотребления алкоголем. По словам актёра, всего таких смертей у него было «штуки три», когда останавливалось дыхание и врачам с трудом удавалось его спасать. В последний раз такой приступ произошёл с ним в канун наступающего 2007 года, который он встретил на восьмом этаже больницы на улице Костюшко в Санкт-Петербурге, где врачи откачивали его одиннадцать дней. Третья жена актера в программе «Секрет на миллион» вспоминала: «Мне было очень страшно за него, реально страшно. Представляете, клиническая смерть. Я молилась, сидела рядом. К нему в палату даже гости приезжали, это был отличный Новый год, даже дети приезжали». Как говорил актер в программе «Наедине со всеми», толчком к тому, чтобы остепениться, для него стала встреча со своей третьей официальной женой - Еленой. Хотя и в этом браке, особенно поначалу, случалось всякое. "Я об этом говорил открыто: «Да, пью», и все статьи, к сожалению, даже в уважаемых изданиях сводились к тому, сколько я пил и с кем я спал. Якобы это единственное, что интересно людям. Я с ними не очень согласен", – отмечал Алексей Геннадьевич, подчеркивая, что в силу возраста и здоровья с пагубной привычкой покончено.