Sylvain Baillet est diplômé de l’École normale supérieure Paris-Saclay en physique appliquée et a obtenu un doctorat en physique summa cum laude à l’Université Paris-Saclay. Il possède un profil de carrière internationale, ayant occupé des postes en France, aux États-Unis et au Canada. Il a été chercheur associé Lavoisier à l’Institute for Signal and Image Processing de l’Université de Californie du Sud, avant de se joindre au Centre national de la recherche scientifique (CNRS, France) en tant que chercheur principal titulaire en 2000. En 2005, il est devenu directeur du groupe d’imagerie cérébrale au Laboratoire de neurosciences cognitives et d’imagerie cérébrale du CNRS, à l’hôpital universitaire de la Salpêtrière, à Paris.
En 2008, il a accepté un poste de professeur agrégé en neurologie et biophysique au Medical College of Wisconsin et est devenu le directeur scientifique fondateur du programme de magnétoencéphalographie (MEG) à l’hôpital Froedtert, à Milwaukee (États-Unis). Il a rejoint l’Université McGill et l’Institut neurologique de Montréal en 2011, où il est le directeur fondateur de l’Unité de MEG. Il a été directeur du McConnell Brain Imaging Centre de l’INM (2013-2017), l’un des plus importants centres de recherche en imagerie cérébrale au monde.
Sylvain est titulaire de la Chaire de recherche du Canada de niveau 1 sur la dynamique neuronale des systèmes cérébraux et occupe depuis 2019 le poste de vice-doyen associé à la recherche de la Faculté de médecine et des sciences de la santé de l’Université McGill. Il a été élu membre de l’Académie des sciences de la Société royale du Canada en 2025. Il est également membre fondateur du Comité permanent sur la science des Instituts de recherche en santé du Canada et a été élu président de l’Organization for Human Brain Mapping en septembre 2023.