Etter et mislykket forsøk på å starte et NFL-lag henvendte Sullivan seg til den nye American Football League i 1959. For $25 000 fikk han lagets åttende og siste lag for ligaens første sesong i 1960, Boston Patriots. Sullivan ga sin sønn, Patrick Sullivan, stillingen som general manager for laget, og en annen sønn, Chuck Sullivan, stillingen som executive vice president. I 1964 hhalp Sullivan NFL å forhandle frem en 5-årig fjernsynsavtale verdt $30 millioner med NBC.