El adolescente del Philadelphia Union produjo un impresionante globo en el minuto 62 para superar el récord de Mathis Albert, que había estado vigente durante solo cinco días.
Albert se había convertido en el goleador más joven en la historia de la selección masculina de Estados Unidos a los 17 años y 131 días cuando anotó contra Chile el miércoles.
Sullivan necesitó solo una aparición para hacerse con el récord, interceptando un pase del portero mexicano Raúl Rangel antes de elevar el balón sobre él desde la distancia.
"Solo recuerdo haber picado el balón, esperando que no golpeara el travesaño o se fuera por encima," dijo Sullivan.
"Me estaba poniendo nervioso cuando estaba en el aire y luego todo fue un borrón."
El gol duplicó la ventaja de EE. UU. después de que Julian Hall abriera el marcador en el minuto 28. El delantero de 18 años continuó su impresionante inicio en el fútbol internacional, mientras que Malik Tillman completó la victoria en las etapas finales.
US Soccer confirmó que el resultado fue la tercera victoria consecutiva de los estadounidenses en la ventana internacional, con la victoria por 3-0 en el 80º encuentro entre los dos países.
Sullivan ya es uno de los jóvenes jugadores más observados en Estados Unidos. El centrocampista actualmente juega para Philadelphia Union pero se unirá a Manchester City la próxima temporada después de que el club inglés asegurara su firma cuando tenía 14 años en 2024.
Su futuro en Manchester, sin embargo, se ha vuelto menos seguro después de que City fuera declarado culpable de violar la mayoría de las 115 reglas financieras de las que se les acusó. Se espera que el club apele los hallazgos.
Por ahora, el enfoque de Sullivan está en aprovechar al máximo su rápida ascensión con Estados Unidos.
"Estos son los momentos con los que sueñas cuando tienes tres, cuatro, cinco o seis años," dijo.
"Manifesté este momento, no solo estas últimas horas cuando me enteré de que iba a ser titular, sino toda mi vida."
La noche de México se volvió aún más difícil cuando el suplente Luis Chávez fue expulsado en el minuto 68 por poner su mano en la cara de Sebastian Berhalter.
EE. UU. ya estaba en control para entonces, pero el gol histórico de Sullivan había proporcionado el momento definitorio de la noche.
Con solo 17 años, ahora tiene una parte de la historia del fútbol estadounidense y otro hito significativo en el camino hacia su esperada mudanza a Manchester City.