Tháng 10 năm 2016, Heejin được công bố là thành viên đầu tiên của nhóm nhạc nữ LOONA, mở đầu cho dự án giới thiệu lần lượt từng thành viên của nhóm.[3] Cô phát hành album đĩa đơn HeeJin và đĩa đơn "ViViD" vào ngày 5 tháng 10.[4] Tháng 3 năm 2017, Heejin trở thành thành viên nhóm nhỏ đầu tiên của Loona, LOONA 1/3. Tháng 9 năm 2017, cô tham gia chương trình truyền hình thực tế sống còn Mix Nine của JTBC cùng với hai thành viên khác của LOONA 1/3, và xếp thứ tư chung cuộc.[5] Heejin chính thức ra mắt trong đội hình hoàn chỉnh của LOONA vào tháng 8 năm 2018.