1996年，凭借MBC电视剧《华丽的休假》出道。1998年，参演MBC电视剧《双色婚纱》。1999年，凭借首部电影《生死谍变》获得了第36届大钟奖新人女演员奖。2000年，出演电影《银杏树之床2》。2002年，搭档李宗元主演电影《密爱》，凭借此片获得第23届韩国电影青龙奖最佳女演员奖。 2004年，与好莱坞著名经纪公司William Morris签署了专属合同。 同年出演了美国ABC电台的电视剧《迷失》（lost），饰演白善华。该剧描绘了人性的本质和复杂多变，播出后大受好评，收视率非常高，而且已经出口到100余家外国电台。 2005年，出演电影《六月的日记》，这是金允珍扬名好莱坞后回韩国拍摄的第一部电影。 2007年，主演电影《七天》，凭借悲情律师母亲刘智妍一角成功获得第45届韩国大钟奖最佳女演员。 2010年，主演电影《和声》，饰演洪贞慧一角。 2011年，搭档朴海日主演电影《跳动的心脏》，饰演蔡延熙。2012年，主演惊悚片《邻居》。 2013年，出演美剧《情妇》，饰演心理医生Karen Rhodes。 2014年，出演《情妇》第二季。同年携手黄政民主演电影《国际市场》 ，该片观影人次超过1300万人，成为韩国影史上仅次于《鸣梁海战》的票房亚军。