Ihr Debüt als Filmschauspielerin gibt Sybille Schmitz 1928 in dem SPD-Parteifilm "Freie Fahrt" über den Leidensweg einer jungen Arbeiterfrau. Nach prägnanten Nebenrollen in Pabsts "Tagebuch einer Verlorenen" (1929) und Dreyers "Vampyr" (1931/32) gelingt ihr 1932 der Durchbruch mit einer Hauptrolle in Karl Hartls Abenteuerfilm F.P. 1 antwortet nicht. Gegen Ende der 1930er Jahre wird es für Schmitz schwerer, Rollenangebote zu kommen. Zu dieser Zeit wird sie zunehmend drogen- und alkoholabhängig. Am 13. April 1955 stirbt Sybille Schmitz in einem Münchner Krankenhaus an den Folgen eines Selbstmordversuchs.