Ele estudou pela primeira vez na Universidade de Cambridge no Pembroke College, onde se formou em 1963. Em seguida, permaneceu para fazer seu doutorado lá. Após trabalhar no Salk Institute, La Jolla, Califórnia, por um tempo, ele retornou a Cambridge para trabalhar sob a direção de Sydney Brenner no Laboratório de Biologia Molecular da MRC.
Sulston desempenhou um papel central tanto nos projetos de Caenorhabditis elegans roundworm quanto nos projetos de seqüenciamento do genoma humano. medida que o seqüenciamento do genoma do verme prosseguia, o projeto de seqüenciamento do genoma humano começava. Neste ponto, ele foi nomeado diretor do recém-criado Centro Sanger (nomeado em homenagem a Fred Sanger).
Uma das contribuições mais importantes de Sulston durante seus anos de pesquisa na LMB foi encontrar a ordem precisa na qual as células em C. elegans se dividem. Na verdade, ele e sua equipe conseguiram rastrear toda a linhagem de células embrionárias do nematódeo. Sulston foi um dos principais defensores contra o patenteamento de informações genéticas humanas.
