La torpille australienne, il fait partie des nageurs les plus rapides du moment  sur 100 m. Champion du monde avec le relais 4 x 100 m en 2007 et 2011 (3eme sur 100 m en 2007). En février 2008, il bat le record du monde du 50 m qui appartenait depuis huit ans à Alexander Popov en 21"56 puis réalisa le 100 m en 48"11, devenant ainsi le 4eme meilleur performer mondial de tous le temps derrière Stefan Nystrand , Pieter Van den Hoogenband et Alain Bernard . Après avoir été dépossédé de son record du monde du 50 m par le Français Alain Bernard , en 21"50, il le bat à nouveau fin mars 2008 en nageant en 21"41 puis 21"28 lors des sélections olympiques australiennes. En réalisant pendant ces qualifications 47"52 sur 100m, il échoua à seulement deux centièmes du record du monde du 100 m établi par Alain Bernard quatre jours auparavant. Vice-champion olympique du 100 m derrière son grand rival, le Français Alain Bernard , et avec le relais 4 x 100 m 4 nages, en 2008 (3eme en 2008 et 4eme en 2012 avec le relais 4 x 100 m). Auteur de deux records du monde sur 100 m, établis en l'espace de cinq jours aux Jeux de Pékin, tout d'abord au départ de la finale du 4 x 100 m (en 47"24) et ensuite pendant la deuxième demi finale du 100 m  (en 47"05 quelques minutes après le nouveau record du monde de 47"20 établi par Bernard lors de la première demi finale).Surnommé "l'Assassin silencieux". En juillet 2009, il a été dépossedé de son record du monde du 100 m par Cesar Cielo qui réalisa 46"91 lors de la finale des championnats du monde de Rome (Sullivan n'y a pas participé).