Kim Soohyun wurde durch seine Rolle in dem Drama Dream High (2011) bekannt, wo er einen talentierten, aber zurückhaltenden Musikstudenten spielte. Sein Durchbruch kam mit dem Drama Moon Embracing the Sun (2012), in dem er als König Lee Hwon in einem historischen Setting auftrat und nationale Anerkennung erlangte. Ein weiterer großer Erfolg war das Drama My Love from the Star (2013–2014), in dem er als außerirdischer Professor Do Min-joon zu sehen war und weltweit zum Star wurde.

Auch in It’s Okay to Not Be Okay (2020), in dem er einen fürsorglichen Pfleger spielte, erhielt er viel Lob für seine Darstellung. Neben Dramen war Kim Soohyun auch in Filmen wie Secretly, Greatly (2013) erfolgreich und bewies immer wieder seine Vielseitigkeit und sein Talent.