Brevet återspeglar ett förnyat tryck från Kiev för att säkra en inbjudan att gå med i Nato, vilket är en del av en "segerplan" som skisserades förra månaden av president Volodymyr Zelenskiy för att avsluta kriget som utlöstes av Rysslands invasion av Ukraina 2022.
Ukraina säger sig acceptera att landet inte kan gå med i Nato förrän kriget är över, men om en inbjudan skickas ut nu skulle det visa Rysslands president Vladimir Putin att ett av hans viktigaste mål - att förhindra att Kiev blir Natomedlem - inte kan uppnås.
Nato har förklarat att Ukraina kommer att gå med i alliansen och att landet är på en "oåterkallelig" väg mot medlemskap. Men man har inte utfärdat någon formell inbjudan eller fastställt någon tidslinje.
Natos diplomater säger att det inte finns något samförstånd bland alliansens medlemmar om att bjuda in Ukraina i detta skede. Ett sådant beslut skulle kräva samtycke från alla NATO:s 32 medlemsländer.
Men Sybiha hävdade i sitt brev, som var skrivet på engelska, att detta var rätt tid att utfärda en inbjudan.
"Vi anser att inbjudan bör förlängas i detta skede", skrev han.
"Det kommer att bli de allierades adekvata svar på Rysslands ständiga upptrappning av det krig som landet har utlöst, vars senaste bevis är inblandningen av tiotusentals nordkoreanska trupper och användningen av Ukraina som ett testområde för nya vapen", tillade Sybiha.
"Jag uppmanar er att stödja beslutet att bjuda in Ukraina att gå med i alliansen som ett av resultaten av Natos utrikesministermöte den 3-4 december 2024", skrev han.
