Início de carreira
Kim começou a patinar quando tinha sete anos de idade. Nessa época, seu treinador, Ryu Jong-Hyeon, aprovou o talento de Kim. Por causa disso, ele pediu à mãe de Kim que ela continuasse a aprender a patinar, dizendo que ela se tornaria uma patinadora maravilhosa no futuro.
Em 2002, ela competiu internacionalmente pela primeira vez no Troféu Triglav, e ganhou uma medalha de ouro lá. Um ano depois, aos 12 anos de idade, ela ganhou o título sênior no Campeonato Sul-Coreano de Patinagem Artística. Ela foi a patinadora mais jovem de todos os tempos a ganhar esse título. Ela ganhou seu segundo concurso internacional no Urso de Ouro de Zagreb.
Carreira júnior
Temporada 2004-2005
Na temporada 2004-2005, como patinadora júnior, Kim competiu no ISU Junior Grand Prix, que é um complemento júnior do ISU Grand Prix of Figure Skating. Ela ganhou uma medalha de prata no evento na China e uma medalha de ouro no evento na Hungria. Ela ganhou uma medalha de prata na final do Grande Prêmio Júnior 2005, com uma pontuação total de 137,75 pontos.
Ela manteve seu título do Campeonato Nacional pelo terceiro ano consecutivo no caminho para o Campeonato Mundial de Patinação Artística Júnior de 2005. Naquela competição, ela ganhou novamente uma medalha de prata, ganhando 158,93 pontos.
Temporada 2005-2006
Para a temporada 2005-2006, Kim não tinha idade suficiente para competir nas Olimpíadas de 2006.
Em vez disso, ela foi ao Grande Prêmio Júnior 2005-2006 e venceu os dois concursos, na Bulgária e na Eslováquia. Na final do Grande Prêmio Júnior 2006, ela venceu a competição ao obter 28,34 pontos a mais do que Aki Sawada, que havia conquistado a medalha de prata. Durante sua patinação livre, ela fez sete triplos saltos, incluindo um triplo salto.
No Campeonato Mundial de Patinagem Artística Júnior 2006, ela foi a rival de Mao Asada, uma patinadora japonesa, e ganhou a medalha de ouro. Quando ela ganhou esta medalha, ela havia feito 177,54 pontos.
Carreira sênior
Temporada 2006-2007
A fim de se preparar para seu próximo concurso na temporada 2006-2007, Kim praticou muito no Clube de Patinação e Curling de Toronto, no Canadá, durante o verão de 2006. Ela foi treinada por Brian Orser e David Wilson.
Kim ganhou uma medalha de bronze na Skate Canada 2006 depois de ganhar uma pontuação de 168,48 pontos. Ela ganhou o Trophée 2006 Eric Bompard com uma pontuação de 184,54 pontos, 10,10 à frente de Miki Ando, o patinador que ganhou a medalha de prata. Essas atuações fizeram com que Kim fosse permitida para a final do Grande Prêmio em São Petersburgo, Rússia. Neste lugar, Kim ganhou, ganhando 184,20 pontos, o que foi 11,68 pontos a mais que Mao Asada, que ganhou a medalha de prata.
Kim foi forçada a parar por ter se machucado no Campeonato Sul-Coreano de 2006-2007. Por causa disso, ela teve que ir para o hospital.
Kim foi escolhida para competir no Campeonato Mundial de Patinagem Artística de 2007. Durante o Campeonato Mundial de Tóquio, Japão, Kim ganhou o programa curto com 71,95 pontos, estabelecendo um recorde mundial. Ela ficou em quarto lugar no programa longo, com 114,19 pontos, e terminou o terceiro com 186,14 pontos atrás de Miki Ando e Mao Asada do Japão. Os pontos de Kim ajudaram mais duas sul-coreanas a virem para o Campeonato Mundial de Patinagem Artística de 2008.
Em março de 2007, Brian Orser tornou-se o novo treinador em tempo integral da Kim. Como ela gostava do ambiente de treinamento em Toronto, Kim fez de Toronto sua casa de treinamento. Seus treinadores incluíam nessa época Brian Orser, Astrid Shrubb, David Wilson e Tracy Wilson.
Temporada 2007-2008
Kim começou a temporada 2007-2008 ganhando a Copa da China 2007 com uma pontuação de 180,68 pontos, que estava 24,34 à frente de Caroline Zhang, que havia conquistado a medalha de prata. Na Copa da Rússia 2007, Kim ganhou tanto o programa curto, marcando 63,50 pontos, quanto o skate livre, com 133,70 pontos. Então ela estabeleceu um recorde mundial para a pontuação de skate livre sob o Sistema de Julgamento da ISU. Ela também fez um salto em laço, um salto em laço, um salto em laço de lutz, um salto em laço de axel e um salto em laço de lutz triplo.
Ela foi permitida para a final do Grande Prêmio de Patinação Artística 2007-2008 em Turim, Itália. Ela ganhou o programa curto com 64,62 pontos. Com uma pontuação de 196,83 pontos, Kim ganhou sua segunda grande final do Grand Prix.
Kim não compareceu aos Campeonatos Sul-Coreanos de 2007-2008 e também não foi ao Campeonato de Patinação Artística dos Quatro Continentes de 2008 por causa de uma lesão no quadril. Mesmo tendo ainda dores nas costas, ela foi ao Campeonato Mundial de Patinação Artística de 2008 em Gothenburg, Suécia. Ela foi colocada em quinto lugar no programa curto com 59,85 pontos. Ela marcou 183,23 pontos no total, e ganhou sua segunda medalha de bronze.
Temporada 2008-2009
Kim foi designado para o Skate America 2008 e para a Copa da China 2008 para a temporada 2008-2009 do ISU Grand Prix.
Na Skate America 2008, Kim foi colocada em primeiro lugar no programa curto com uma pontuação de 69,50. Ela conseguiu o título de mulher ao ganhar o skate grátis com uma pontuação de 123,95. Ela venceu o evento com 193,45 pontos, mais de 20 pontos à frente de Yukari Nakano do Japão, que ganhou a medalha de prata.
Kim continuou ganhando e ganhando medalhas na Copa da China 2008, onde ela recebeu uma pontuação de 63,64 no programa curto e 128,11 no skate gratuito, ganhando primeiro em ambos. A equipe se tornou toda junta em 191,75. Seu desempenho permitiu que ela entrasse na final do Grande Prêmio de Patinação Artística 2008-2009|2008-2009 Grand Prix Final.
Durante a final do Grande Prêmio 2008-2009, que foi realizada em Goyang, Coréia do Sul, ela foi colocada em primeiro lugar no programa curto com 65,94 pontos e em segundo lugar no skate livre onde ganhou 120,41 pontos. Ela ganhou a medalha de prata com uma pontuação total de 186,35 pontos, 2,20 pontos atrás de Mao Asada do Japão.
Kim disputou o Campeonato de Patinagem Artística dos Quatro Continentes de 2009 em Vancouver, Canadá. Ela estabeleceu um novo recorde mundial de 72,24 pontos no programa curto. Ela também marcou 116,83 pontos no programa de patinação livre, ganhando a medalha de ouro.
Durante o Campeonato Mundial de Patinagem Artística de 2009, realizado em Los Angeles, Estados Unidos, ela estabeleceu outro novo recorde mundial de 76,12 pontos, superando seu recorde anterior em quase quatro pontos. Ela realizou uma combinação tripla de salto com laço do pé, um salto triplo de lutz e um salto duplo de axel. Ao mesmo tempo, ela ganhou um nível quatro em todas as suas rotações. Ela também ganhou o programa de patinação livre, marcando 131,59 pontos e mostrando grandes habilidades com sua arte e suas habilidades musicais. Por causa disso, ela estabeleceu um novo recorde mundial de 207,71, além de ganhar seu primeiro título do Campeonato Mundial e se tornou a primeira patinadora a ultrapassar os 200 pontos sob o Sistema de Julgamento da ISU. Sua pontuação foi 16,42 pontos à frente de Joannie Rochette, a mulher que ganhou a medalha de prata. Ela foi a única competidora que ganhou oitos em componentes do programa, tanto no programa curto como no skate livre na competição. Kim foi a única patinadora cuja combinação tripla foi vista pelos juízes tanto no programa curto como no programa livre durante a temporada 2008-2009.
Temporada 2009-2010
Kim foi designada para o Troféu Eric Bompard 2009 e para o Skate America 2009 na temporada 2009-2010 do ISU Grand Prix.
No Trophée 2009 Eric Bompard, ela ganhou primeiro no programa curto com a pontuação de 76,08 pontos, 16,44 pontos à frente de Yukari Nakano. Suas três piruetas foram todas classificadas como nível quatro. Mostrando grandes habilidades artísticas, ela ganhou o skate livre, com 133,95 pontos. Ela venceu o evento com 210,03 pontos, 36,04 à frente de Mao Asada. Kim estabeleceu recordes mundiais para o skate gratuito.
Na Skate America 2009, Kim ganhou novamente em primeiro lugar, que foi 17,48 pontos a mais do que Rachael Flatt. Ela recebeu +2,20 pontos por sua combinação tripla de laço do dedo do pé com laço triplo. Este foi o ponto mais alto já dado pela ISU para os saltos em patinação artística feminina. Ela também ganhou o segundo lugar no skate livre com a pontuação de 111,70 pontos, por causa de seus erros nos saltos. Embora tenha sido uma de suas notas mais baixas, ela ainda ganhou o evento com 187,98 pontos, vencendo Rachael Flatt. Na competição, ela bateu novamente um novo recorde mundial.
Suas vitórias em ambos os eventos do Grand Prix a qualificaram para a final do Grand Prix 2009-2010 em Tóquio, Japão, em dezembro de 2009. No evento, ela ficou em segundo lugar no programa curto com 65,64 pontos, 0,56 atrás de Miki Ando. No dia seguinte, ela ganhou o skate gratuito com 123,22 pontos. Por causa de tudo isso, Kim finalmente conquistou seu terceiro título na final do Grande Prêmio, com uma pontuação de 188,86 pontos.
Em fevereiro de 2010, Kim competiu nos Jogos Olímpicos de Inverno de 2010, onde ganhou a medalha de ouro.
Em março de 2010, Kim competiu no Campeonato Mundial de Patinagem Artística 2010 em Turim, Itália. Kim disse que havia tentado, mas teve dificuldades para competir. Ela ganhou em sétimo lugar no programa curto com 60,30 pontos. Ela abriu com um ciclo triplo de lutez-triplo do dedo do pé, mas teve problemas com sua fiação. No final, ela ganhou a medalha de prata, totalizando 190,79 pontos.
Olimpíadas de Inverno 2010
Kim competiu no evento feminino dos Jogos Olímpicos de Inverno de 2010, que foi realizado em Vancouver, Columbia Britânica, Canadá.
No programa curto, em 23 de fevereiro, ela fez uma combinação tripla de laço do dedo do pé, uma tripla volta e um eixo duplo. Ela estabeleceu um novo recorde mundial.
Em 25 de fevereiro, ela ganhou o skate gratuito com uma pontuação de 150,06 pontos, 18,34 pontos a mais que a Asada, que também ficou em segundo lugar. Kim foi a única que ganhou nove pontos na classificação. Ela estabeleceu um novo recorde mundial. No total, Kim totalizou 228,56 pontos, quebrando seu melhor pessoal e seu antigo recorde mundial por uma margem de 18 pontos. Ela ganhou a medalha de ouro, tornando-se a primeira patinadora sul-coreana a ser medalha em qualquer competição de patinação artística nos Jogos Olímpicos. A medalha de ouro de Kim foi a primeira medalha da Coréia do Sul nas Olimpíadas de Inverno em um esporte que não fosse patinação de velocidade ou pista curta.
