סאליבן היה אחד מארגני המשחקים האולימפיים ב-1904. הוא החליט לאפשר רק תחנת מים אחת על מסלול 24.85 מייל של המרתון
למרות שזה היה מבוצע בחום על כבישים לא מרוצפים חנקו עם אבק. הסיבה לכאורה שלו הייתה לבצע מחקר על "תייבשות מכוונת", למרות שהתייבשות היא פוטנציאלית קטלנית. המרתון הסתיים עם היחס הגרוע ביותר של המשתתפים למסיימים (14 מתוך 32) וזמן הניצחון האיטי ביותר, 3:28:45, כמעט 30 דקות איטי יותר מזמן הניצחון האיטי הבא (אולימפיאדת הקיץ 1900). הוא גם ארגן את ימי האנתרופולוגיה.