Nasceu em Roma por volta do ano de 285. Filho de pais cristãos fervorosos. Bem cedo foi confiado aos cuidados do sacerdote Cirino, cujo preparo intelectual e exemplo de vida santa fez com que o discípulo adquirisse uma formação cristã extraordinariamente sólida.
Quando Silvestre recebeu as ordens sacerdotais, das mãos do Papa Marcelino, estava ainda em preparação a décima perseguição de Diocleciano que, segundo os historiadores, foi a mais bárbara. Teve, pois, ocasião de presenciar os horrores dessa investida contra o Reino de Cristo, sendo testemunha ocular do heroísmo das vítimas do furor desmedido do rei tirano. Em 314, por voto unânime do povo e do clero foi proposto para ocupar a cadeira de São Pedro, como sucessor do Papa Melquíades. Assumiu o posto com apenas 29 anos.
Exerceu um dos mais longos pontificados da história da Igreja Católica. Foi Sumo Pontífice por 21 anos. O pontificado do Papa Silvestre I ocorreu no tempo em que Constantino I era imperador de Roma. Com a conversão do imperador, viu-se o Papa diante da grande tarefa de, por meio de sábias leis, introduzir a religião cristã na vida dos povos, dando-lhe formação concreta e definitiva. A paz, infelizmente não foi de longa duração. Duas terríveis heresias se levantaram contra a Igreja, arrastando-a para uma luta gigantesca de quase um século de duração. Foi a dos Donatistas, que tomou grande incremento na África. A Igreja, ensinavam eles, deve-se compor só de justos; no momento em que tolera pecadores, deixa de ser a Igreja de Cristo. O batismo administrado por um sacerdote que em estado de pecado para eles era inválido. Um bispo, que estivesse com um pecado na alma, não poderia crismar, nem ordenar sacerdotes. Caso que administrasse estes sacramentos, seriam inválidos.
Pior e mais perigosa foi a outra heresia, propalada pelo sacerdote Ário, da Igreja de Antioquia. Doutrinava que a Jesus Cristo, Filho de Deus feito homem, faltavam as atribuições divinas, isto é, não era consubstancial ao Pai, portanto não era Deus, mas mera criatura, de essência diversa da do Pai e de natureza mutável.
Tanto contra a primeira como contra a segunda heresia o Papa Silvestre tomou enérgica atitude. A dos Donatistas foi condenada no Concílio de Arles. O Arianismo teve sua condenação no célebre Concílio de Nicéia, (325), ao qual compareceram 317 bispos. O Papa Silvestre, já muito doente, fez-se nela representar por dois sacerdotes de sua inteira confiança, que em seu lugar presidiram as sessões. Estas terminaram com a soleníssima proclamação dogmática da fórmula: “o Filho é consubstancial ao Pai; é Deus de Deus; Deus verdadeiro de Deus verdadeiro; gerado, não criado, da mesma substância do Pai”.
O Papa Silvestre assinou as resoluções do Concílio e, na presença de 272 bispos, elas foram solenemente confirmadas em Roma. Esta cerimônia teve lugar diante da imagem de Nossa Senhora “alegria dos cristãos”, cujo altar, em sinal de gratidão à Mãe de Jesus, o Papa mandara erigir logo que as perseguições tinham chegado ao seu termo.
Por ser um papa novo, foi capaz de exercer um longo pontificado. Porém faleceu relativamente novo também, aos 50 anos de idade. Silvestre I foi o primeiro papa canonizado sem ter sofrido martírio, e é celebrado como São Silvestre I.