Ban đầu, K'Linh dự định thi vào trường Mỹ thuật để nối nghiệp của mẹ, nhưng vì mãi đi du lịch cùng bạn bè mà trễ hạn nộp đơn.[2] Anh được nhà thơ Phan Vũ giúp nột đơn vào trường Sân khấu Điện ảnh thành phố Hồ Chí Minh, mục đích ban đầu là học tạm một năm rồi thi vào Mỹ thuật.[4][2] Sau khi ra trường, anh làm nhiều công việc trong các đoàn phim, tham gia sản xuất MV và trở thành quay phim chính.[1]

K'Linh sau đó xin vào làm trong Ban Văn nghệ thuộc cơ quan thường trú của Đài Truyền hình Việt Nam tại Thành phố Hồ Chí Minh.[1] Tại đây, anh làm các công việc vặt phụ giúp đoàn làm video ca nhạc. Chán nản, K'Linh tiếp tục xin vào Hãng phim Truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh (TFS). Năm 1999, sau một năm phụ việc, K'Linh bắt đầu làm quay phim chính.[5][4]

Năm 2005, K'Linh được một suất du học Pháp 2 năm với điều kiện phải biết tiếng Pháp. Do đó, anh xin phép hãng TFS nghỉ không lương một năm để học ngoại ngữ. Không được cơ quan chấp thuận, K'Linh đành phải xin thôi việc. Tuy nhiên, do môn ngoại ngữ không đạt nên anh không thể thực hiện dự định của mình.[5]

Cũng trong năm 2005, đạo diễn Nguyễn Nghiêm Đặng Tuấn về nước làm bộ phim 1375km và mời K'Linh làm đạo diễn hình ảnh.[1][4] Là bộ phim điện ảnh đầu tiên của Việt Nam làm theo phương pháp của Hollywood, đồng thời cũng là bộ phim điện ảnh đầu tay của K'Linh, song, phim lại thất bại cả về doanh thu và nghệ thuật.[5][4]

Năm 2009, K'Linh nhận được học bổng ngắn hạn tại trường Đại học Nam California (USC) về quay phim và có thêm kỹ năng mới trong công việc.[2] Trong năm này, K'Linh lần đầu cộng tác với Victor Vũ khi thực hiện bộ phim Chuyện tình xa xứ và tham gia làm đạo diễn hình ảnh cho phim Huyền thoại bất tử. Một năm sau, anh giành giải Quay phim xuất sắc tại Giải Cánh diều 2015.[6] Năm 2012, tại Liên hoan phim Việt Nam lần thứ 17, K'Linh giành giải Quay phim xuất sắc với bộ phim Cô dâu đại chiến.[7] Sau đó, K'Linh tiếp tục hợp tác cùng Victor Vũ với phim điện ảnh Thiên mệnh anh hùng. Bộ phim sau đó chiến thắng 5 giải ở hạng mục Phim điện ảnh tại Giải Cánh diều 2012, trong đó có giải Quay phim xuất sắc dành cho K'Linh.[8]

Năm 2017, anh cùng Bob Nguyễn và Lý Thái Dũng thành lập Sài Gòn Cinematographers, một hiệp hội dành riêng cho các nhà quay phim.[9] Năm 2018, đánh dấu lần thứ 11 K'Linh cộng tác cùng Victor vũ qua bộ phim điện ảnh Người bất tử. Với bộ phim này anh giành được giải Quay phim xuất sắc tại Liên hoan phim Việt Nam lần thứ 21. Năm 2023, với bộ phim Tro tàn rực rỡ hợp tác cùng Bùi Thạc Chuyên, bộ phim giành được nhiều giải thưởng trong và ngoài nước. Bản thân K'Linh cũng giành giải được một giải Quay phim xuất sắc hạng mục phim điện ảnh tại Liên hoan phim Việt Nam lần thứ 23.[10]