Sylwester był Rzymianinem, na Stolicy Piotrowej zasiadł w 314 r., czyli rok po edykcie tolerancyjnym, kończącym falę prześladowań. Był 31. następcą św. Piotra. Kościołem kierował przez 21 lat, w epoce wielkich herezji donatyzmu i arianizmu, a zarazem w epoce formułowania najważniejszych prawd doktryny chrześcijańskiej.

Za jego pontyfikatu, w roku 325, odbył się pierwszy sobór powszechny w Nicei, zwołany przez cesarza Konstantyna Wielkiego. Sylwester nie uczestniczył w nim osobiście, ale wysłał do Nicei swoich delegatów. Zebrani tam ojcowie soborowi określili naukę o Trójcy Świętej, bóstwie Chrystusa i Jego równości z Ojcem, a także sformułowali pierwsze wyznanie wiary - tzw. Symbol Nicejski.

Za rządów Sylwestra wybudowano w Rzymie dwie słynne bazyliki: św. Piotra oraz św. Jana na Lateranie.

Jakub de Voragine, średniowieczny hagiograf, autor "Złotej legendy", pisze o papieżu Sylwestrze I, że szczególnie praktykował cnotę gościnności, troszczył się bardzo o potrzeby sierot, wdów i biedaków, a ponadto "odznaczał się anielskim wyglądem, piękną mową, czystością życia, świątobliwością uczynków, trafnością rad, wiarą prawdziwie katolicką, cierpliwością pełną nadziei, szczodrością w miłosierdziu". Przypisuje świętemu niezgodnie z prawdą ochrzczenie cesarza Konstantyna Wielkiego.

Św. Sylwester zmarł w 31 grudnia 335 roku. Data ta wydaje się pewna, gdyż spotykamy ją w najdawniejszych dokumentach. Został pochowany w katakumbach Pryscylli przy via Salaria. Obecnie relikwie św. Sylwestra I znajdują się niedaleko miasta Modena. Sylwester jest patronem tego miasta.

Jest także patronem zwierząt domowych, wzywany w modlitwie o dobre zbiory paszy, a także o szczęśliwy i pomyślny nowy rok.

W ikonografii Sylwester jest przedstawiany zwykle w ornacie papieskim; jego atrybutami są: pastorał, księga, gałązka oliwna, muszla, wąż, anioł, smok albo byk. Często jest przedstawiany z cesarzem Konstantynem oraz z jego matką, św. Heleną.