Окончил с отличием лечебный факультет ММА им. И.М. Сеченова, ныне Первый МГМУ им. И.М. Сеченова. C 1999 года обучался в клинической ординатуре по специальности «терапия», а с 2001 г. в очной аспирантуре ММА им. И.М. Сеченова, которую досрочно закончил в 2002 г., защитив кандидатскую диссертацию «Применение стресс-эхокардиографии с добутамином для прогнозирования фармакодинамических эффектов кардиоселективного бета-адреноблокатора метопролола у больных с хронической сердечной недостаточностью» (научный руководитель- академик РАН В.Г. Кукес).

С 2002 г. работал ассистентом, а с 2004 г. доцентом кафедры клинической фармакологии и пропедевтики внутренних болезней ММА им. И.М. Сеченова. В 2006 г. защитил докторскую диссертацию «Значение фармакогенетических исследований системы биотрансформации и транспортеров для оптимизации фармакотерапии сердечно-сосудистыми лекарственными средствами» (научный консультант- академик РАН В.Г. Кукес). С 2007 г.- профессор той же кафедры Первого МГМУ им. И.М. Сеченова.

Кроме того, с 2007 по 2010 г. работал в должности главного научного сотрудника Института клинической фармакологии ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздравсоцразвития, а с 2010 г. по 2013 г.- начальник отдела персонализированной медицины и клинической фармакогенетики Центра клинической фармакологии Управления науки и инноваций ФГБУ «НЦ ЭСМП» МЗ.
С 2012 года — профессор кафедры клинической фармакологии и терапии РМАПО, с 2013 г.- заведующий кафедрой.

Сычев Д.А. имеет более 250 печатных работ в т.ч. и в иностранных журналах, является соавтором 8 учебно-методических пособий, 2 учебников, 2 учебных программ, соавтором Национального руководства по клинической фармакологии (также являлся одним из его научных редакторов) и Национального руководства по медицинской генетики, автором 2 научных монографий: «Клиническая фармакогенетика» (2007), «Метаболизм лекарственных средств: научная основа персонализированной медицины» (2008), Практикума для студентов медицинских вузов «Общие вопросы клинической фармакологии» (2010), методических рекомендаций для фармацевтических компаний «Рекомендации по изучению биотрансформации и транспортеров новых лекарственных средств: дизайн исследований, анализ данных и внесение информации в инструкции по применению» (под ред. Академик РАН Кукеса В.Г.) и методических рекомендаций для практикующих врачей «Персонализированная антикоагулянтная терапия на основе результатов фармакогенетического тестирования». Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники (2008); премии РАН им. Н.П. Кравкова за лучшую работу по фармакологии и токсикологии за 2009 г. Областью научных интересов является клиническая фармакогенетика, безопасность лекарственных средств и межлекарственное взаимодействие в клинической практике, методология преподавания клинической фармакологии. Под его руководством защищено 14 кандидатских и 2 докторских диссертаций.

Сычев Д.А. являлся ученым секретарем Проблемной учебно-методической комиссии по преподаванию клинической фармакологии Минздравсоцразвития (с 2005 г. по 2009 г.), является консулом от России (национальным координатором) в Европейской ассоциации клинических фармакологов и фармакотерапевтов (EACPT, с 2006 г. по настоящее время), членом президиума Российского филиала Европейской ассоциации превентивной, предиктивной и персонализированной медицины (EPMA, с 2011 г. по настоящее время), членом Межрегионального общества фармакоэкономических исследований (МОООФИ, с 2005 г. по настоящее время), членом Формулярного комитета РАН (с 2009 г. по настоящее время), членом Диссертационного совета по защите кандидатских и докторских диссертаций при Первом МГМУ им И.М. Сеченова (по специальности 14.03.06 Фармакология, клиническая фармакология), членом редакционных советов журналов «Фармакокинетика и фармакодинамика», «Антибиотики и химиотерапия», «Креативная кардиология», «Биомедицина», «Молекулярная медицина», «Фармация Казахстана», «Здравоохранение Дальнего Востока», является главным редактором журнала «Фармакогенетика и фармакогеномика».