Fu il primo anatomista a pubblicare descrizioni soddisfacenti del processo pterigoideo e di quello clinoideo dell'osso sfenoide e dell'osso lacrimale. Diede una buona descrizione del seno sfenoidale nell'adulto, ma ne negò l'esistenza nei bambini, com'era stato affermato da Gabriele Falloppio. Sylvius scrisse anche a proposito delle vertebre, ma descrisse in maniera errata lo sterno. Molto importanti furono le sue scoperte nell'ambito dell'anatomia del cervello, alcune delle quali presero da lui il nome (l'acquedotto di Silvio, la scissura di Silvio e l'arteria di Silvio).