Elle a reçu le Prix Sang d'encre en 2000 pour Vox, le prix Michel-Lebrun en 2001 pour Strad, le Grand prix des lectrices de Elle 2005 pour Passage du Désir, le Prix du meilleur polar français 2011 décerné par la rédaction du magazine LIRE pour Guerre sale et le prix Claude Chabrol pour Une femme de rêve.
Dominique Sylvain commence à écrire en 1993 lors de son premier séjour au Japon ; la ville de Tokyo lui inspire Baka ! (« idiot » en japonais).
Ses premiers polars mettent en scène la détective privée Louise Morvan et, dès le deuxième roman de la série, son partenaire, le commissaire Serge Clémenti. Suivent deux thrillers, Vox et Cobra, avec un trio d'officiers de la Brigade criminelle dont le commandant Alexandre Bruce.
En 2004, elle débute la série des Ingrid et Lola, mettant en scène la masseuse américaine Ingrid Diesel et la commissaire à la retraite Lola Jost, deux enquêtrices amateurs. C'est l'occasion pour Sylvain d'opérer un métissage entre polar et comédie. En 2007, l'auteur réécrit complètement son premier roman, Baka ! et renoue, à cette occasion, avec son personnage fétiche, Louise Morvan. Elle la fait alors revivre dans La Nuit de Geronimo, un roman qui oscille entre secrets de famille et inquiétantes recherches en biologie moléculaire dont les OGM.
Sylvain a toujours été intéressée à la fois par les faits de société et par les mondes de l'art et de la science. Sœurs de Sang traite du « victim art », Strad évoque les artistes performeurs qui utilisent leurs corps comme médium, tandis que Vox (2000) met en scène un tueur en série qui rêve de télécharger son esprit dans une machine.
Dans le recueil de nouvelles Régals du Japon et d'ailleurs, Sylvain délaisse momentanément le polar pour évoquer les plaisirs et déplaisirs gastronomiques liés à son enfance et à ses voyages.
Ses romans sont traduits dans une dizaine de langues dont le russe et le japonais.
En 2011, sortie du recueil collectif Les Hommes en noir édité par Les Contrebandiers, consacré au monde du football. À cette occasion, Sylvain a écrit une nouvelle sur la passion relativement récente des Japonais pour le football. En 2012, publication du roman Le Roi Lézard qui met en scène Jim Morrison, le chanteur des Doors décédé à Paris. Ce roman est une réécriture complète de Travestis (1998). En , Sylvain participe au recueil de nouvelles Femmes en colère aux côtés de Didier Daeninckx, Marc Villard et Marcus Malte.
En , les Éditions Viviane Hamy ont publié Ombres et soleil, la suite de Guerre sale.
L'auteur abandonne ensuite ses séries pour écrire des romans unitaires : L'Archange du chaos (2015)[1], Kabukicho (2016), Les Infidèles (2018) et Une femme de rêve (2020).
Elle a également adapté une de ses nouvelles pour la radio, La Mule du coach (France Culture) et écrit une courte pièce radiophonique Le Beau parleur (France Culture).
Par ailleurs, Dominique Sylvain est la fondatrice, avec son mari Frank Sylvain, d'Atelier Akatombo, une maison d'édition spécialisée dans la publication d'ouvrages traduits du japonais (littérature de genre, manga, entretiens.)
Nouvelle Effeuillage d'automne, publiée dans la revue Ligne Noire (éditions Horizons noirs, Orléans — anciennement Saint-Jean-de-Braye —, (ISSN1281-8356), (BNF36135696)), no 15/16, daté automne-hiver 2003.
Ces quatre nouvelles réunies en un volume unique par les éditions Points font partie d'un ensemble plus large de récits publiés antérieurement par les éditions Après la lune, dans une collection titrée « La Maîtresse en maillot de bain : la collection des petits arrangements avec l'enfance », imaginée et dirigée par Jean-Jacques Reboux.
Ouvrage qui regroupe 17 nouvelles sur les règles du football et la fonction de gardien de but. Liste des auteurs et des nouvelles : Marc Villard : Loi 1 : Le terrain de jeu ; Jérôme Leroy : Loi 2 : Le ballon ; Jean-Hugues Oppel ; Loi 3 : Le nombre de joueurs ; Michel Pelé : Loi 4 : L'équipement des joueurs ; Thierry Gatinet : Loi 5 : L'arbitre ; Denis Flageul : Loi 6 : L'arbitre-assistant ; Jean-Luc Manet : Loi 7 : La durée du match ; Thierry Crifo : Loi 8 : Le coup d'envoi et la reprise du jeu ; François Thomazeau : Loi 9 : Le ballon en jeu et hors du jeu ; Pierre Cherruau : Loi 10 : Le but marqué ; Olivier Thiébaut : Loi 11 : Le hors-jeu ; Annelise Roux : Loi 12 : La faute et le comportement antisportif ; Caryl Férey : Loi 13 : Le coup franc ; Jean-Marie Villemot : Loi 14 : Le coup de pied de réparation ; Marcus Malte : Loi 15 : La rentrée de touche ; Jean-Noël Levavasseur : Loi 16 : Le coup de pied de but ; Dominique Sylvain : Loi 17 : Le coup de pied de coin (corner).
J'aime ce monde, dans l'anthologie À peine entré dans la librairie... La Griffe noire, 30 ans. Paris : Télémaque, 06/2018, p. 281-291. (ISBN978-2-7533-0357-7)
(collectif) Femmes en colère, collection Polaroïd, Éditions In8, , 124 p., (ISBN978-2-36224-041-6). Recueil de quatre nouvelles : La sueur d'une vie (Didier Daeninckx), Tamara, suite et fin (Marcus Malte), Disparitions (Dominique Sylvain), Kebab Palace (Marc Villard).
(collectif) Crimes au musée, Belfond, paru en . Recueil, dirigé par Richard Migneault, de nouvelles d'auteures québécoises, belges et françaises. (ISBN9782714476258)