1994年在演艺学院的说话技巧课程中被正在拍摄青少年电视剧《恐龙先生》的制作人发掘首次涉足影视，凭借此剧获得童星演技赏，开始走红；随后出演多部剧集并开始担任广告模特儿。
1997年开始担任主角，出演《昨日》中的女主升慧；1月18日凭借《
校园变身》首次走上大银幕并入围第18届韩国青龙电影节最佳新人女演员奖。
1998年3月2日出演《
顺风妇产科》中外表冷艳高傲内心却像个不懂事的孩子的主治医师吴素娟并荣获SBS演技大赏人气赏。
2000年4月26日首播的经典韩剧《
夏娃的诱惑》（又名《
爱上女主播》）在韩国首播创下45.2%的高收视率，也是韩剧历史上首次面向全日本播放的电视剧。而金素妍凭借“美丽坏女人”的荧幕形象获得MBC演技大赏人气赏。徐迎美是金素妍演艺生涯中最为观众认可的角色。11月4日接拍《妈妈姐姐》（又名《
孪生兄妹》），饰演生性倔强心地却非常善良的妹妹，收视率高达40%。
2001年主演《阳光情人梦》，扮演购物频道主持人金妍雨，是一位没有学历、家境贫穷却积极向上、热情肯干的渔村姑娘，播出时收视高达23.7%。
2002年12月5日出演《
三剑客》（又名《汉城生死情》）中知性、聪慧的女记者崔西莹。
2003年到中国拍摄首部返销韩国的中国都市言情片《
就像美丽蝴蝶飞》，饰演一位服装设计师。
2004年3月8日出演影射当时韩国政坛的《2004人间市场》(又名《我的正义男友》)中外表冷艳、内心复杂的政治游说者洪诗妍；同年9月到中国接拍全方位展示清王朝由盛而衰的历史剧《
大清徽商》，饰演聪明能干的布庄老板千金。
2005年7月29日徐克导演的《
七剑》上映，剧中饰演沦为女奴的高丽女子绿珠
也因在中国专心发展事业，减少了在韩国国内的出境率导致本土的事业严重滞后。2005年9月21日主演的《
秋日骤雨》收视率低靡，观众们对金素妍的演技开始出现非议，诋毁和辱骂的声音越来越大导致家人也受到困扰，于是产生暂别电视荧屏休息的想法，开始了长达两年多的演艺空白期。
2006年2月17日自东国大学戏剧电影学系毕业（1999-2006），取得学士学位。
2007年6月以VIP的身份参加第十届上海国际电影节，为重返荧屏做准备；主演的短篇电影《Thepictures》获邀参加10月的釜山国际电影节；11月出演KCM的专辑主打歌曲的MV，展开正式的演艺活动。
2008年6月17日携《
食客》重返电视荧屏，饰演一个得到韩餐厅“云岩亭”主人信任的餐厅员工珠熙，并获得特别企划助演赏。
2009年10月14日凭借《
IRIS》中冷艳干练且悲情的女特工“金善华”一角再一次迅速跻身韩国前线女星的行列。《IRIS》收视率高达39.9%，开播前金素妍的名字只在主演名单中最后一位，凭内心戏和动作戏吸引了观众的注意力，分量迅速攀升。且入围了第46届百想艺术大赏电视类奖项最佳女演员奖和最佳人气奖、KBS优秀演技赏，获得KBS演技大赏最佳人气赏。此剧更获得第46届百想艺术大赏电视类最佳作品奖、“2010年东京电视剧大奖”最佳海外电视剧奖和2010年KBS电视剧网络评选“过去37年里20部最经典的KBS电视剧”第一名。
2010年3月31日接拍韩国首部以检察官生活为题材的《
检察官公主》，变身不懂世事、天真率直、公主般可爱的检察官马惠利，是在形象重塑和演技上的一大挑战。自开播前就受到各大媒体的关注。凭借该剧提名SBS演技大赏优秀演技赏、获得SBS演技大赏十大明星赏、时尚明星赏。9月27日担任《医生冠军》中的女一号金妍雨，是负责运动选手身体健康的主治医生，此剧获得演技大赏“最佳职业剧”。12月受邀客串《
雅典娜：战争女神》并以《Iris》中相同的身份出现，饰演失去丈夫和女儿的柔情女杀手金善华。
2011年1月20日在“第6届亚洲模特儿大奖”典礼上被授予“亚洲特别奖”。
2012年3月15日阔别本土大银幕15年接拍的《
咖啡》上映。10月10日在历史剧《
大风水》中饰演一个精通药草和医术、性格有些让周围的人捉摸不透、为守护自己的信念和爱情，敢于付出一切的海仁一角。
2013年4月18日在《
IRIS2》中特别出演。8月7日与《检察官公主》的苏贤京编剧再度携手出演《TwoWeeks》中嫉恶如仇，充满正义感的检察官，并获得“2013APANDramaStarAwards”大田戏剧节女子优秀演技奖。
2014年1月13日主演的tvN剧《
需要浪漫3》首播，饰演33岁的电视购物FashionMD，虽然性格温暖，但经过9年职场生活之后变得挑剔而敏感的女主角申珠妍，搭档演员盛骏。
2015年4月3日主演的JTBC剧《
陷入纯情》首播，饰演一位铁面秘书金纯情。8月28日，加盟MBC综艺《
我们结婚了》第4季的拍摄，与年纪相差7岁的模特、演员郭时D成为假想夫妇。9月5日，《我们结婚了4》拍摄部分首播。
电影剧照
