Sylvie Bouissou est titulaire de trois premiers prix au Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris (analyse, histoire de la musique, musicologie), de cinq premiers prix au Conservatoire national de Région de Versailles (piano, analyse, histoire de la musique, harmonie, contrepoint), et est ancienne pensionnaire de l’Académie de France à Rome. Elle est agrégée de musique, docteur en musicologie (université de Paris-IV, Sorbonne) et docteur habilitée (université Paris I, Sorbonne-Panthéon). En 1991, elle crée la Société Jean-Philippe Rameau, en 1996 l'IRPMF (devenu depuis l'IREMUS) et en 1993 conçoit et met en œuvre Musica Gallica en collaboration avec Marcel Landowsky et le Ministère de la Culture. En octobre 2004, elle est nommée Chevalier dans l'ordre des Palmes académiques. En 2012, elle reçoit le prix des Muses (catégorie "Essai") pour son livre Crimes cataclysmes et maléfices dans l'opéra baroque en France (Minerve). En 2014, son Jean-Philippe Rameau (Fayard) lui vaut le prix "René Dumesnil" de l'Académie des Beaux-Arts de l'Institut de France.
Directrice de recherche au CNRS (IRPMF), elle est rédactrice en chef des Opera omnia de Rameau (distribution mondiale Bärenreiter) et directrice de la collection «Sciences de la musique» (CNRS Éditions). Elle collabore régulièrement avec de prestigieux chefs d’orchestre (William Christie, Marc Minkowski, Hugo Reyne, Sébastien Rouland, Hervé Niquet, Ivor Bolton, Simon Rattle, etc.). Pour la télévision, elle a tourné un documentaire sur la production des Paladins de Rameau pour France 3 (réalisation Reiner E. Moritz, 2004) et le film Jean-Philippe Rameau, l'incompris magnifique pour Arte (réalisation Olivier Simonnet, 2014). Elle est co-auteure avec Denis Herlin et Pascal Denécheau du Catalogue thématique des œuvres musicales de Rameau (CNRS éditions, 5 t.) et codirige avec Pascal Denécheau et France Marchal-Ninosque le Dictionnaire encyclopédique de l'Opéra de Paris (Classiques Garnier, 4 t.).