La mezzo-soprano Sylvie Brunet-Grupposo chante depuis son plus jeune âge. Après des études de styliste, elle commence à étudier le chant à Paris et à l'Opéra de Lyon avant d'intégrer l'école d'Art Lyrique de la capitale française. Elle chante ses premiers rôles dans la tessiture de soprano dramatique : elle chante la Comtesse dans Les Noces de Figaro à Avignon en 1991. 

En 1992, elle prend le rôle-titre d'Iphigénie en Tauride pour ses débuts à La Scala de Milan sous la direction de Riccardo Muti, rôle qu’elle chante 90 fois en quatre ans. La même année, elle est aussi Armide dans l'opéra éponyme de Lully au Théâtre des Champs-Élysées. Déjà, sa carrière internationale se dessine : elle se rend Outre-Atlantique pour incarner la Comtesse des Noces de Figaro à Philadelphie. De retour à Paris, elle est particulièrement remarquée dans sa prise du rôle-titre d'Aïda au Palais de Bercy, en mai 1993. En entendant Amneris chantée par Bruna Baglioni, elle réalise la portée grave de sa propre voix et décide de travailler l'étendue de sa tessiture. C'est ainsi qu'elle acquiert le timbre peu commun de mezzo-soprano "Falcon" (ce terme reprend le nom de Cornélie Falcon et désigne une mezzo-soprano de caractère, avec une voix puissante). 

Elle débute à l'Opéra de Paris en 1994 en Suzuki dans Madame Butterfly mise en scène par Bob Wilson, et triomphe dans le rôle verdien d'Azucena dans Le Trouvère de Verdi au Festival italien de Martina Franca en 1998. La même année, elle chante Carmen à Zürich, rôle qu'elle réinterprétera à plusieurs reprises. Sa prise de rôle d'Ulrica dans Un Bal masqué au Théâtre du Châtelet en 2002 lui apporte une nouvelle fois la reconnaissance. En 2005, la mezzo prête sa voix à la Salomé de Strauss à Nice et à Madame de Croissy dans Les Dialogues des Carmélites à Santiago. En 2007, elle revient au Théâtre du Châtelet pour interpréter une Carmen mémorable dirigée par Marc Minkowski. Elle participe à l'ouverture de mandat de Nicolas Joël à l'Opéra de Paris en chantant Taven dans Mireille en 2009. En 2010, elle incarne Marthe Schwertlein dans Faust à La Scala puis débute à Munich en Madame de Croissy dans Les Dialogues des Carmélites. Elle débute ensuite à La Monnaie en 2012 en Azucena dans Le Trouvère, et y retourne l'année suivante pour ses prises des rôles de la Reine Gertrude dans Hamlet d'Ambroise Thomas et de Geneviève dans Pelléas et Mélisande, rôle dont elle devient la référence, et qu'elle incarne à nouveau à l'Opéra Comique en 2014 et au Festival d'Aix-en-Provence en 2016. Entre temps, en 2015, elle chante La Nourrice dans Ariane et Barbe-Bleue à l'Opéra national du Rhin. En 2017, elle retrouve la Reine Gertrude dans Hamlet à Lausanne et chante Euryclée dans Pénélope de Gabriel Fauré à La Monnaie. Elle se rend en 2018 à Madrid avec le rôle de Marthe dans Faust, puis à l'Opéra de Paris avec une autre Marthe, celle de Iolanta en 2019. Cette année-là, elle chante la Voix de la tombe dans Les Contes d'Hoffmann à La Monnaie.  

En 2020/2021, Sylvie Brunet-Grupposo s'attellera au rôle de Phèdre dans Hippolyte et Aricie à l'Opéra Comique en novembre, puis retrouvera Dame Marthe dans Faust à l'Opéra de Paris en mars.