Kim Hee-sun memenangi sebuah Pertandingan Kecantikan Wajah Cerah pada tahun 1992 ketika beliau merupakan seorang pelajar sekolah menengah dan mula menjadi model di dalam majalah remaja. Pada tahun 1993, Kim muncul di dalam sebuah iklan komersial untuk Lotte Samkang. Beliau kemudiannya dipilih untuk berlakon di dalam drama Dinosaur Teacher dan dipilih sebagai pengacara untuk program muzik Live TV Music 20 pada tahun yang sama.[1]

She menikmati kemuncak popularitinya semasa pertengahan sehingga lewat tahun 1990-an dengan membintangi drama terkenal termasuk Men of the Bath House (1995), Propose (1997), Wedding Dress (1997), Forever Yours (1998), Mister Q (1998), Sunflower (1998) dan Tomato (1999). Kim memenangi Anugerah Utama di Anugerah Drama SBS 1998 untuk drama Mister Q, menjadikan beliau pemenang Dasesang termuda dalam sejarah ketika berumur 21 tahun.

Beliau membuat penampilan filem pertamanya pada tahun 1997 di dalam Repechage dan pengarah filem tersebut, Lee Kwang-hoon meletakannya di dalam filem beliau yang seterusnya, Ghost in Love (1999). Kim kemudiannya muncul di dalam filem Bichunmoo yang dirakam di China dan mula ditayangkan pada tahun 2000. Walaupun persembahan lakonnanya dikritik, filem ini berjaya meningkatkan popularitinya di dalam negara dan di peringkat antarabangsa. Bersama-sama drama terkenal beliau yang lain, ia berjaya mengukuhkan kedudukanya sebagai seorang bintang Hallyu di China, Hong Kong, Taiwan dan Asia Tenggara.[2][3]

Pada tahun 2001, Kim membintangi filem Wanee & Junah. Walaupun persembahan lakonan beliau menerima ulasan menggalakkan daripada pengkritik, filem ini gagal dari segi komersial. Pada tahun 2003, beliau membintangi filem A Man Who Went to Mars (juga dikenali sebagai A Letter From Mars) bersama Shin Ha-kyun.[4] Beliau kembali ke televisyen menerusi drama My Fair Lady (2003) yang diadaptasi dari drama Jepun, Yamato Nadeshiko dan Sad Love Story (2005) dimana beliau melakonkan watak seorang penyanyi buta. Walau bagaimanapun, kedua-dua drama ini menerima rating rendah.[5][6][7]

Oleh kerana populariti beliau di kalangan penonton China, Kim kemudiannya dipilih untuk berlakon bersama-sama Jackie Chan di dalam filem The Myth. Beliau mempelajari Bahasa Mandarin untuk filem ini.[8] Kembali Korea, beliau mmebintangi drama Smile Again pada tahun 2006. Kim berkahwin pada tahun 2007 dan meninggalkan dunia hiburan. Kim berehat daripada lakonan selama lima tahun dan semasa tempoh ini,[9] beliau menerbitkan sebuah buku bertajuk Kim Hee-sun's Happy Mom Project pada tahun 2009.[10][11][12][13] Walaupun beliau mempunyai peranan kecil di dalam filem China, The Warring States (2011),[14] Kim secara rasminya membuat kemunculan kembali beliau pada tahun 2012 menerusi drama Faith.[15][16][17][18][19][20]

Pada tahun 2013, Kim menjadi salah seorang daripada pengacara musim kedua rancangan varieti, Strong Heart bertajuk Hwasin – Controller of the Heart.[21] Selepas Hwasin dibatalkan, beliau dipilih untuk berlakon di dalam drama Wonderful Days (2014).[22][23] Kim kemudiannya membintangi drama Angry Mom pada tahun 2015 dimana persembahan lakonan beliau dipuji oleh pengkritik.[24] Beliau kemudiannya mula menjalani penggambaran drama fantasi China, Ice Fantasy yang mula disiarkan pada bulan Julai 2016.