Sylvie Valayre studiowała w rodzinnym Paryżu u Christiane Eda-Pierre i w Rzymie u Sergio Tedesco. Od początku występowała głównie we Włoszech i Francji w niezwykle szerokim repertuarze w utworach takich kompozytorów jak: Mozart, Bellini, Verdi, Puccini, Mascagni, ale także Ravel, Poulenc, Zemlinsky, Berg, Rymski-Korsakow, Wolff-Ferrari, Lehár i de Falla. W roku 1996 debiutowała w Wenecji w Teatro La Fenice jako Elżbieta (Don Carlos), jako Abigaille (Nabucco) w Covent Garden i ponownie w Don Carlosie (w 5-aktowej wersji) w Londoner Royal Albert Hall. Spośród licznych debiutów i występów, które nastąpiły potem, do najważniejszych należy zaliczyć: La Gioconda w mediolańskiej La Scali, Madama Butterfly w San Francisco, Jérusalem w Carnegie Hall, Salome w Grazu, Madama Butterfly w Metropolitan Opera w Nowym Jorku, Macbeth w Opéra Bastille w Paryżu, Norma na festiwalu w Macerata. Wielkim sukcesem był debiut w operach Nabucco i Aida w werońskiej Arenie (1998), do której wraca każdego lata i występuje m.in. jako tytułowa bohaterka w nowej produkcji Aidy Pierluigi Pizziego. Wystąpiła w Metropolitan Opera u boku Plácido Domingo w Andrea Chénier (2003).