Sylvia Hoeks se narodila v Maarheeze, v jižní části Nizozemska. Už od 14 let cestovala do mnoha evropských zemí a pokusila prorazit do světa modelingu. Poté, co dokončila střední školu, začala studovat na Maastrichtské divadelní akademii.
V roce 2010 hrála Sylvia v celovečerním filmu Tirza režiséra Rudolfa van den Berga, který získal ocenění nejlepší film na Mezinárodním filmovém festivalu Festroia v Portugalsku.
V roce 2011 hrála hlavní postavu Johanny v celovečerním filmu De Bende van Oss. Pět let po jejím národním průlomu začala opět pracovat společně s režisérem Josem Stellingem na svém novém celovečerním filmu Dívka a smrt.
V roce 2013 Sylvia hraje svojí první mezinárodní roli ve filmu Giuseppea Tornatoreo Nejvyšší nabídka, kde hrála vedle Geoffreyho Rushe. Film se stal trhákem v několika evropských zemích, jako je Itálie a Španělsko a byl nominován na nejlepší film na European Film Awards 2013