Kim Ye-won se unió a la agencia "JYP Entertainment" en 2015, donde formó parte hasta mayo del 2018 cuando se convirtió en miembro de la agencia "Artist Company". Desde el 2009 tuvo presencia en varios dramas televisivos, pero fue con el cambio de agencia que empezó a obtener papeles más importantes. En septiembre de 2018 se unió al elenco recurrente de la serie Heart Surgeons donde dio vida a la médico Ahn Ji-na, una cirujana torácica. Después formó parte del elenco principal de la segunda temporada de la serie Welcome to Waikiki (2019), donde interpretó el papel de Cha Yoo-ri, la hermana mayor de Cha Woo-shik (Kim Seon-ho), una mujer que sueña con ser chef. En 2023 podemos verla formando parte de Identidad desbloqueada, película de Netflix basada en la novela japonesa Sumaho o otoshita dake nanoni, de Akira Shiga, que sigue a Na-mi (Chun Woo-hee) luego de que pierde su teléfono inteligente y toda su vida se vuelve una pesadilla.