W 1981 roku Sullivan został zatrudniony w City University of New York (CUNY), a w 1996 roku w (pozostając na części etatu w CUNY).
Na kilku amerykańskich uczelniach wypromował łącznie ponad 40 doktorów, w tym laureata Medalu Fieldsa - Curtisa McMullena.
Publikacje i osiągnięcia Autor ponad 130 artykułów. Publikował je m.in. w „Topology”, „Journal of Differential Geometry”, „Publications Mathématiques de l'IHÉS”, „Bulletin of the American Mathematical Society”, „Journal of Topology”, „Duke Mathematical Journal” oraz najbardziej prestiżowych czasopismach matematycznych świata: „Annals of Mathematics”, „Acta Mathematica" i „Inventiones Mathematicae”. Wśród jego współpracowników i współautorów prac byli m.in. Pierre Deligne, Michael Atiyah, Alain Connes, Phillip Griffiths, William Thurston, Simon Donaldson, Curtis McMullen oraz miliarder Jim Simons. Napisał też dwie prace z żoną i jedną z synem.
Sullivan znacząco przyczynił się do rozwoju topologii, wprowadzając nowe idee i pojęcia, dowodząc przełomowych twierdzeń, potwierdzając stare hipotezy oraz formułując nowe problemy. Posługiwał się przy tym koncepcjami algebraicznymi, analitycznymi i geometrycznymi.