Он получил докторскую степень в 1966 году в Принстонском университете. Его докторская диссертация, озаглавленная Триангулирующие гомотопические эквивалентности, была написана под руководством Уильяма Браудера. Он был постоянным членом Института высших исследований с 1974 по 1997 год.
Салливан является одним из основателей метода классификации многомерных многообразий (так называемые хирургии), наряду с Браудером, Сергеем Новиковым и Уоллом. В теории гомотопий Салливан выдвинул радикальные концепции пространства, которые могут непосредственно быть локализованы, эта процедура до сих пор применяется к алгебраической конструкции, сделанной из них. Он основал (вместе с Даниэлем Квилленом) рациональную теорию гомотопий.
В 1985 году он доказал теорему об отсутствии блуждающих компонент.
В 1987 году он доказал гипотезу Тёрстона о приближении отображения Римана по кругу упаковки вместе с Бёртоном Родином.
Награды включают: