Para promocionar el sencillo, se realizó un vídeo musical dirigido por Francis Lawrence, al igual que Timberlake interpretó «Cry Me a River» en las giras musicales Justified World Tour (2003-04), Justified and Stripped Tour (2003), FutureSex/LoveShow (2007), Legends of the Summer Stadium Tour (2013) y The 20/20 Experience World Tour (2013-14).