Sylvester Groth estudió actuación y canto en la Academia de Artes Dramáticas Ernst Busch en Berlín. Después trabajó como actor invitado en el Deutsches Theater y de 1986 a 1989 en el Schaubühne. Su primer papel importante en el cine fue en la película de Alemania Oriental The Turning Point (1983), basada en una novela de Hermann Kant. En 1986, apareció en la adaptación de Johannes Schaaf de la historia de Michael Ende, Momo. Después actuó en el drama de guerra Stalingrad (1993) y en 2007 asumió el papel del ministro de propaganda nazi Joseph Goebbels en Mein Führer: The Truly Truest Truth About Adolf Hitler de Dani Levy. Groth se hizo conocido por el público en inglés por aparecer en la película Bastardos sin gloria de Quentin Tarantino de 2009, en la que también interpretó a Goebbels. Más recientemente, desempeñó el papel principal de Clausen, un investigador policial, en la serie de Netflix Dark.