2005年1月，在权相佑、金喜善主演的爱情剧《悲伤恋歌》中饰演女二号金妍珠的少女时期正式出道 。4月，在MBC电视剧《驿动的心》中饰演可爱的冒失鬼金宝美。2006年，在奉俊昊导演的电影《汉江怪物》中担任主演，饰演宋康昊的小女儿贤秀，影片上映后票房突破1300万观影人次 ，高我星凭借该片获得第27届韩国电影青龙奖最佳女新人奖 。2007年，在李俊益导演的温情电影《快乐人生》中饰演朱惜。2010年，与俞承豪、李玹雨合作出演电视剧《学习之神》，饰演热情执着的高三学生吉草叶 。2012年，出演独立电影《二重唱》，饰演南希。2013年，与奉俊昊导演及宋康昊二度合作电影《雪国列车》，在片中饰演尤娜 。2014年3月，与金喜爱合作主演李瀚导演的电影《优雅的谎言》，饰演万智一角 。8月，主演惊悚电影《办公室》，饰演故事的中心人物公司实习生李美礼 。10月，签约美国好莱坞经纪公司UntitledEntertainment，展开更多的国际活动，签约的契机是《纽约邮报》制作的一期详细介绍高我星的出道经历和作品的特辑 。2015年2月，主演安畔锡导演的电视剧《听到传闻》，饰演高中生未婚母亲徐春 ，并凭借该剧获得第51届 韩国百想艺术大赏电视类最佳新人女演员奖 。4月，与任时完搭档主演电影《想念哥哥》 ，饰演钢琴老师朴珠美 。2016年，出演日本电视剧《深夜食堂》 。