Sylvie Pelletier s'est spécialisée d'abord en histoire des mouvements sociaux, entre autres à partir des autobiographies d'ouvriers et de femmes de la France du XIXe siècle. Elle a enseigné près de dix ans à l'Université Laval puis s'est tournée vers la recherche autonome en histoire, plus particulièrement en histoire sociale et en histoire des institutions, tout en participant à des projets de recherche en éducation et dans le domaine de la santé.