Realizó sus estudios de medicina en la London School of Medicine for Women, cuya enseñanza práctica se realizaba en la clínica que más tarde se denominó Royal Free Hospital.
En su último año de formación, se desempeñó como cirujana interna y anestesista asistente.
[1] Más tarde, en la gran controversia desatada entre Ana Freud y Melanie Klein respecto del psicoanálisis de niños (y todas las implicaciones teóricas que esas diferencias trajeron consigo) Sylvia Payne tomó partido por el bando de Melanie Klein, junto a Alix Strachey, Susan Isaacs, Paula Heimann y Joan Riviere para luego continuar en .
En 1935 publicó un trabajo sobre la sexualidad femenina que se basaba en las propuestas kleinianas y las desarrollaba.
En este texto, Sylvia Payne plantea la homologación los impulsos sexuales femeninos a los masculinos.