Sylvie Joly est la seconde d'une fratrie de huit enfants composée de six garçons et deux filles. Durant sa jeunesse, Sylvie Joly étudie au cours Maupré, à Paris.

Son père la pousse à devenir avocate, ce qu'elle fait mais n'exerce pas cette profession bien longtemps. A 35 ans, elle se réoriente vers le théâtre et se rend au Cours Simon, puis à celui de Tania Balachova.

Débrouillarde dans l'âme, Sylvie Joly décide d'ouvrir un dépôt-vente de vêtements dans le 15e arrondissement de Paris pour subvenir à ses besoins.

Pierre Vitry, son mari, l'encourage à débuter une carrière de comique. Sylvie Joly fait donc ses débuts dans le one-woman-show. On se souvient de quelques personnages phares : Catherine, la grande bourgeoise, l'avocate dans Le Parloir, ou encore Madame Touchard dans Le Permis de conduire.

Les Français la découvrent au théâtre, au cinéma, ainsi qu'à la télévision. En 1988, elle est nommée pour le César de la meilleure actrice dans un second rôle pour avoir joué dans Le Miraculé (Jean-Pierre Mocky). 

En 2010, la comédienne annonce souffrir de la maladie de Parkinson. Elle meurt d’un arrêt cardiaque en 2015. Sylvie Joly repose au cimetière du Père-Lachaise.

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