Les activités de recherche de Sylvie Cartier s’inscrivent dans la programmation qu’elle a établie, et qui porte sur les élèves et les étudiants "à risque" ou ayant une difficulté d’apprentissage, principalement en situation d’apprentissage par la lecture ainsi que sur l’appropriation de pratiques pédagogiques des enseignants. Les recherches qu’elle a accomplies jusqu’ici ainsi que ses publications témoignent de la réalisation de tous les axes de sa programmation.

Plus précisément, les quatre axes de ses travaux sont : 1) développer des modèles et des outils permettant aux chercheurs et aux intervenants scolaires de mieux comprendre l’apprentissage autorégulé dans diverses activités complexes, principalement lors d’apprentissage par la lecture ; 2) comprendre les difficultés éprouvées par les apprenants dans ces contextes ; 3) intervenir, d’une part, pour prévenir les difficultés à apprendre et, d’autre part, pour aider les apprenants à y remédier ; 4) comprendre et soutenir l’appropriation de pratiques pédagogiques par le personnel scolaire sur l’apprentissage autorégulé dont l’apprentissage par la lecture et 5) étudier la contribution de l’étude de cas comme type de recherche sur ces questions.

Depuis 1999, elle a régulièrement obtenu des subventions de recherche d’organismes réputés comme le FRQSC et le CRSH et des ententes de recherche avec les milieux éducatifs québécois.
Ses travaux de recherche ont porté sur les élèves à risque de difficultés d’apprentissage (ex. CHRS Langevin et Cartier, stratégies d’apprentissage et motivation d’élèves fréquentant des écoles de raccrocheurs), sur les élèves étant identifiés en difficulté d’apprentissage (ex. FCAR Cartier, apprendre en lisant par des élèves dans des classes de cheminement particulier de formation) le contexte d’inclusion scolaire (ex. FRQSC Cartier, Bélanger, Boutin et Martel, Appropriation de pratiques pédagogiques sur l’apprentissage par la lecture d’enseignants du primaire et du secondaire).

Les milieux éducatifs québécois reconnaissent aussi ses travaux de recherche, plus particulièrement sur la formation continue des personnels scolaires au regard de l’appropriation de pratiques pédagogiques sur l’apprentissage par la lecture et leurs retombées positives sur la réussite scolaire des élèves en subventionnant des projets de recherche-action en collaboration.

Depuis 2000, le ministère de l’Éducation (Programme de formation continue des personnels scolaires, Programme de soutien à l’école montréalaise), les commissions scolaires et les écoles (Regroupement des 11 commissions scolaires de la Montérégie et Commission scolaire des Rives-du-Saguenay, Commission scolaire des Rives-du-Saguenay, Commission scolaire Région de Sherbrooke, Commission scolaire Laval) ont financé différents travaux de recherche. Tous ces travaux ont été présentés dans des congrès scientifiques nationaux et internationaux et publiés (ou en cours de publication) dans des revues arbitrées. Ils ont fait la preuve de leur valeur scientifique, en plus de contribuer à l’appropriation par les personnels scolaires de pratiques pédagogiques fondées sur la recherche.

Sylvie Cartier a également fait partie d’équipes de recherche qui ont réalisé des travaux importants, dont l’équipe d’évaluation de la Stratégie d’intervention Agir autrement dirigée par Michel Janosz, professeur à l’École de psychoéducation. Cette équipe a évalué l’implantation et l’impact de cette mesure entre 2002 et 2008 auprès d’une soixantaine d’écoles secondaires au Québec. Elle a par ailleurs collaboré de 2011 à 2014 au projet pédagogique "Complices" de la Commission scolaire Région-de-Sherbrooke qui a pour but l’appropriation de pratiques pédagogiques de personnels scolaires du secondaire sur l’engagement à apprendre des élèves dans des activités pédagogiques,

Sur le plan international, elle réalise un projet avec des collègues de la France et du Québec (autorégulation de l’apprentissage en contexte de formation à la médecine) et elle collabore à un autre projet avec des collègues des États-Unis et du Canada (Autorégulation de l’apprentissage en contexte de formation à la réalisation de design en ingénierie).