Kim ve své herecké kariéře používala umělecké jméno Yoo Ri-el (리엘), transliteraci „Uriel“, například v televizním seriálu Romance Town (korejsky 로맨스 타운) z roku 2011, ale později se vrátila k používání rodného jména; tím sdílela stejné jméno jako známá spisovatelka i herec a mnoho dalších a později se rozhodla vystupovat pod jménem Soo-hyun.
Za svou roli ve hře]] 여왕 (lit. Queen of the Game; 2006–2007) získala Kim SBS Drama Awards (korejsky: SBS 연기대상) za 뉴스타상 (lit. New Star Award). Kim pak získala MBC 방송연예대상 (lit. MBC Entertainment Awards) za 우한상 미디ㆍ시트콤 (lit. Excellence Award: Comedy, Sitcom) za svůj výkon ve hře Stand-by (korejsky: 스탠바이; 2012).
Svůj mezinárodní debut si Kim odbyla v seriálu Netflixu Marco Polo, v němž ztvárnila mongolskou šlechtičnu Khutulun, a v roce 2015 debutovala ve filmu Equals. V roce 2017 ztvárnila věštkyni ve filmu Temná věž.