Consiguió varios papeles menores en MTV, en telenovelas de la ABC y en teatro off-Broadway.

En noviembre de 2000, continuó su asociación con Kang Je-gyu en The Legend of Gingko.

[2]​ En 2004, Kim empezó a aparecer en la serie de televisión estadounidense Lost, que duró seis temporadas.

[6]​ Su trabajo en la película coreana Ardor (también conocida como Milae) le valió el premio Blue Dragon a la mejor actriz en 2002.

Kim ganó el Premio Daejong 2008 a la Actriz Principal por Seven Days en 2008 en Corea del Sur.