Truyền thông cho rằng ông sinh khoảng năm 270 tại Rome và được bầu làm Giáo hoàng vào ngày 31 tháng 1 năm 314. Phần tiểu sử của ông trong Liber Pontificalis (thế kỷ 7 hoặc 8) không có nhiều thông tin ngoài một bản ghi về quà tặng của hoàng đế Constantine I cho giáo hội Rô-ma. Ông được bầu làm Giám mục của Rôma vào một thời điểm quan trọng của lịch sử Ky-tô giáo, sau sắc lệnh Milan (313) các Kitô hữu được tự do, sự xuất hiện của Giáo hội sau những năm tháng trốn tránh trong hang toại đạo nay được công nhận như một tôn giáo hợp lệ. Nhưng những thông tin về cuộc đời của ông không nhiều. Uy quyền của ông đã bị uy quyền của Constantine làm cho lu mờ và ông đã không tham dự Thượng hội đồng Giám mục ở Arles (314) do hoàng đế triệu tập.

Trong thời gian làm Giáo hoàng của Sylvester, các vương cung thánh đường như Ðền Thánh Gioan Lateran, Ðền Thánh Phêrô trên đồi Vatican đã được xây dựng theo lệnh của hoàng đế Constantine. Ngoài ra còn có thánh đường Santa Croce ở Giesusalem, và một số nhà thờ nơi hầm mộ các vị tử đạo. Ông là vị Giám mục đầu tiên của Rô-ma đã dùng danh xưng "Pope", có nghĩa là "Cha" và được ghi nhận là vị Giáo hoàng đầu tiên đội mũ ba tầng. Tuy nhiên điều này rất khó xác minh.Truyền thống cho rằng, Giáo hoàng Sylvester I đã ấn định ngày Chúa Nhật là ngày nghỉ việc dành để tưởng niệm Chúa Phục Sinh và đã cho đặt mão gai có đinh sắt trên các tượng chịu nạn.

Năm 321, nổ ra cuộc khủng hoảng của lạc thuyết Arius. Arius là một người xứ Libya. Ông này thụ phong linh mục năm 310 và được cử coi sóc xứ Baucalis, ngoại ô thánh Alexandria. Giáo thuyết của Arius cho rằng Thiên Chúa không thể thông bản tính của mình cho ai được và tất cả mọi vật ngoài Thiên Chúa đều là thụ tạo, trong đó có cả Đảng Ky-tô ngôi hai Thiên Chúa. Theo Arius, Chúa Ky-tô không phải là Thiên Chúa, không ngang hàng, không đồng bản tính với Ngôi Cha. Ngài chỉ là một tạo vật hoàn hảo nhất, có trước thời gian, nhưng không phải vô thủy vô chung. Ngài được đặt làm trung gian giữa Thiên Chúa và loài người. Năm 322, công đồng miền Alexandria đã kết án Arius, khiến ông phải đến trú ngụ ở Cesarea (Palestina). Tại đây, ông được sự ủng hộ của Giám mục Eusebius. Cuộc tranh luận lại nổ ra.