Sykes publiserte den første rapport i (1989) om å gjenfinne DNA fra bein fra oldtiden. Han var involvert i en rekke av profilerte saker som omhandler oldtids-DNA, inkludert de om ismannen Ötzi og Cheddarmannen, og andre som angikk de mennesker som hevdet at de nedstammet fra Romanovene, den russiske tsarfamilien. Hans arbeid har også antydet en mann i Florida ved navn Tom Robinson var en direkte etterkommer av Djengis-Khan, men denne påstanden har blitt betydelig bestridt. Sykes er best kjent utenfor genetikernes samfunn for sine bestselgere om undersøkelsen av menneskelig historie og forhistorie gjennom studiet av mitokondrielt DNA. Han var grunnlegger av Oxford Ancestors, et firma for testing av genetisk DNA.