Đầu năm 2013, Mai Phương lộ bụng bầu lớn khi xuất hiện cạnh Phùng Ngọc Huy. Nhiều người đồn đoán cặp đôi có quan hệ tình cảm bởi họ thường sánh đôi tình tứ tại các sự kiện, ra mắt MV chung. Tuy nhiên, Phùng Ngọc Huy giải thích cả hai chỉ xây dựng hình ảnh, hợp tác công việc.
Tháng 8/2013, Mai Phương sinh con gái đầu lòng Thiên Như, tên thân mật là Lavie. Nữ diễn viên không tiết lộ danh tính cha của bé nhưng bạn bè cô đều biết đó chính là Phùng Ngọc Huy. Nam ca sĩ cũng có mặt tại buổi tiệc mừng sinh nhật một tuổi của Lavie.
Năm 2016, Mai Phương lần đầu chia sẻ câu chuyện tình yêu giữa cô và Phùng Ngọc Huy. Cặp đôi từng chia tay 10 lần trong ba năm yêu nhau. Biết bạn gái có bầu, nam ca sĩ quay lại chăm sóc. Đến khi bé Lavie hơn một tuổi, Phùng Ngọc Huy sang Mỹ định cư, còn Mai Phương chấp nhận làm mẹ đơn thân.
Mai Phương nhiều lần bật khóc khi nhớ về khoảng thời gian mang thai. Nữ diễn viên phải dọn ra ở riêng vì không chịu nổi sự trách móc, phản đối từ gia đình. Thời gian này, cô tạm dừng hoạt động nghệ thuật nên sống bằng số tiền dành dụm chỉ 1-2 triệu đồng mỗi tháng. 'Khó khăn trong công việc, áp lực về kinh tế nhưng tôi nghĩ rằng lúc đó phải giữ và bằng mọi cách bảo vệ con tôi', Mai Phương bày tỏ.
Dù điều kiện kinh tế khó khăn, Mai Phương không yêu cầu bạn trai cũ phải chu cấp tiền nuôi con. Diễn viên Những thiên thần áo trắng miệt mài chạy show ca hát, đóng phim, làm MC... với mong muốn lo cho Lavie cuộc sống đầy đủ.
Tháng 8/2018, Mai Phương phát hiện mắc ung thư phổi giai đoạn cuối, bệnh đã di căn vào xương. Khi biết mình mắc bệnh hiểm nghèo, giọng ca Tiếng dương cầm trong đêm không hoảng sợ mà chỉ lo lắng không ai thay mình chăm sóc bé Lavie.
Hôm 21/8/2018, nữ diễn viên mừng sinh nhật 5 tuổi cho con gái tại bệnh viện. MC Ốc Thanh Vân, diễn viên Trịnh Kim Chi giúp cô chuẩn bị bánh kem, quà sinh nhật. Trước đó, Mai Phương không cho người nhà dẫn Lavie vào thăm vì không muốn con gái thấy mẹ đau đớn vì bệnh tật.
Mai Phương tâm sự từ khi điều trị bệnh ung thư, mục tiêu lớn nhất của cuộc đời cô là dành nhiều thời gian bên bé Lavie. Con gái nữ diễn viên hay nhõng nhẽo, đi đâu cũng đòi có mẹ. 'Lavie dặn tôi: 'Cứ khi nào con mở mắt là phải có mẹ nằm kế bên'. Tôi và con tối nào cũng đi ngủ cùng nhau nên nếu tôi có phải đi đâu, cháu cũng đòi có mẹ mới chịu ngủ. Với tôi, mỗi ngày được ở bên con đều rất an nhiên'.
Tranh thủ sức khỏe tạm ổn định, Mai Phương dẫn con gái đi chơi nhiều nơi: Nhật Bản, Malaysia, Singapore... Cô sợ mình không còn nhiều cơ hội, bệnh ung thư có thể diễn biến xấu bất cứ lúc nào. Nữ diễn viên cũng quan niệm không mua nhiều quần áo, đồ chơi mà dành tiền cho con trải nghiệm, khám phá, thêm nhiều ký ức vui vẻ. Trong chuyến tham quan Hạ Long hồi tháng 12/2018 (ảnh), Mai Phương xúc động khi biết Lavie quỳ gối ở chùa, thành tâm cầu nguyện cho mẹ sớm khỏi bệnh.
Thỉnh thoảng, Mai Phương trở lại một số hoạt động nghệ thuật phù hợp sức khỏe cho đỡ nhớ nghề, có thêm thu nhập trang trải cuộc sống. Những dịp đi diễn từ thiện ở chùa, cô thường dẫn bé Lavie theo để dạy con tấm lòng nhân hậu. Chia sẻ với hoàn cảnh của mẹ con Mai Phương, một đơn vị hảo tâm nhận tài trợ học phí cho Lavie.
Tháng 8/2019, Mai Phương cùng gia đình và MC Ốc Thanh Vân tổ chức sinh nhật cho con gái. Diễn viên sinh năm 1985 thấy vui và hạnh phúc bởi con gái ngoan ngoãn, chăm học, biết giúp đỡ mẹ trong cuộc sống hằng ngày.
Đầu năm 2020, Mai Phương nhập viện trở lại, nằm điều trị ở phòng hồi sức cấp cứu bệnh viện 175. Ốc Thanh Vân cho biết: "Mai Phương yếu hơn trước, bị kháng thuốc với phác đồ điều trị cũ. Cô ấy kiên cường, cố gắng theo hướng dẫn của bác sĩ". Tuy nhiên, mới đây khi cấp cứu ở bệnh viện Bình Dân, sức khoẻ của Mai Phương yếu dần, gương mặt tọp, chân phù nề, chảy mủ. Sau đó gia đình đưa Mai Phương về. Đến tối 28/3, Mai Phương trút hơi thở cuối cùng.
