Chris Sullivan es mejor conocido por su papel protagónico de Toby en el exitoso drama de NBC This Is Us. Su actuación le valió una nominación al Emmy 2019 y 2021 en la categoría de Mejor Actor de Reparto en un Drama Televisivo.

Más recientemente, Sullivan apareció en la serie de televisión de Peacock The Calling. En 2018, protagonizó la serie de HBO Camping como el papel de Joe. Sus otros créditos televisivos incluyen Curb Your Enthusiasm, The Good Fight, Stranger Things y The Knick. Sullivan es conocido por su papel de Taserface en Guardianes de la Galaxia Vol. 2. Sus otros créditos cinematográficos incluyen I Trapped the Devil, Vivir de noche, Morgan y La entrega (The Drop).

Sullivan aparecerá próximamente en el thriller sobrenatural Presence, la cual protagonizará junto con Lucy Liu, Caliana Liang, Edy Maday y Julia Fox, y se estrenó en el Festival de Cine de Toronto. Actualmente, está trabajando en la producción de la serie limitada de televisión de Peacock John Wayne Gacy: Devil in Disguise, con las estrellas Gabriel Luna, James Badge Dale, Michael Angarano y Marin Ireland.

Además, está en la postproducción del thriller de ciencia ficción de Chris Pratt y Rebecca Ferguson Mercy, que se estrenará en agosto de 2025.

En el ámbito teatral, Sullivan ha aparecido en Nice Work If You Can Get It, Chicago, Lombardi, Hadestown y Babes in Toyland. Fue nominado para un premio Outer Critics Circle en 2012 en la categoría de Mejor Actor Destacado en un Musical en nombre de Nice Work If You Can Get It y un Premio Lucille Lortel 2017 en la categoría de Mejor Actor Destacado en un Musical en nombre de Hadestown.

Cuando no actúa, Sullivan escribe música y toca con su banda, Joseph and the Spouse. La banda lanzó su álbum, Six Feet Under, en noviembre de 2020.