Syms wurde als Sylvia Blagman in Brooklyn, New York geboren. Als Kind hatte sie Polio. Als Teenager besuchte sie Jazz-Nachtclubs in der New Yorker 52nd Street und erhielt eine informelle Ausbildung von Billie Holiday. Sie debütierte 1941 in Kellys Stall.1948 trat sie im Cinderella Club in Greenwich Village auf und wurde von Mae West gesehen, die ihr eine Rolle in einer Show gab, die sie machte. Unter anderen, die sie in Nachtclubs beobachteten, war Frank Sinatra, der sie als „größte Saloon-Sängerin der Welt“ betrachtete.“ Sinatra dirigierte 1982 ihr Album Syms by Sinatra.

Sie wurde von Decca Records unter Vertrag genommen und hatte ihren großen Erfolg mit einer Aufnahme von „I Could Have Danced All Night“ im Jahr 1956, die sich über eine Million Mal verkaufte und mit einer Gold-CD ausgezeichnet wurde. Syms trat regelmäßig im Carlyle in Manhattan auf. Manchmal, improvisiert, während sie einen Cocktail in der Bar des Carlyle genoss, ging sie auf die Bühne und trat mit dem anderen Stammgast des Kabaretts auf, Bobby Short.

Syms wurde um 1972 eine Lunge entfernt. Die Operation hinderte sie nicht daran, als Bloody Mary im Musical South Pacific im Chateau de Ville Dinner Theatre aufzutreten.Sie starb an einem Herzinfarkt, als sie auf der Bühne im Oak Room des Algonquin Hotels in New York City stand. Sie war 74 Jahre alt.Am 25. Juni 2019 listete das New York Times Magazine Sylvia Syms unter Hunderten von Künstlern auf, deren Material Berichten zufolge im Universal Fire 2008 zerstört wurde.