Kim Tae Ri bắt đầu sự nghiệp diễn xuất của mình bằng cách hoạt động trong các câu lạc bộ kịch ở trường Đại Học mà cô theo học và tham gia vào một vài quảng cáo CF nhỏ nhờ sở hữu ngoại hình xinh xắn. Vào năm 2015, khi tham gia buổi casting cho bộ phim The Handmaiden của đạo diễn lừng danh Park Chan Wook cô đã đánh bại 1.500 thí sinh để có được vai diễn nữ chính đầu tiên trên màn ảnh rộng, diễn xuất bên cạnh những tên tuổi lớn Kim Min Hee, Ha Jung Woo, Jo Jin Woong. Đạo diễn Park đã không tiếc lời ca ngợi cô:"Cô ấy là tân binh nhưng sở hữu một diễn xuất tự tin như một diễn viên chuyên nghiệp".Bộ phim đã mang về cho Kim Tae Ri nhiều đề cử và giải thưởng danh giá. Cô đã chiến thắng 8/10 đề cử liên tục từ năm 2016 đến 2017. Ngoài ra, Bộ phim The Handmaiden của đạo diễn Park Chan Wook còn vinh dự được mời đi tranh giải Cành Cọ Vàng tại Cannes và diễn xuất của Kim Tae Ri được nhiều nhà phê bình đánh giá rất cao. Năm 2018, The Handmaiden còn xuất sắc trở thành Phim nước ngoài hay nhất tại Giải thưởng viện Hàn Lâm Anh Quốc (BAFTA), được xem như Oscar của nước Anh

Thừa thắng xông lên, năm 2017, Kim Tae Ri xuất hiện trong bộ phim mang đề tài chính trị 1987: When The Day Comes bên cạnh các bậc tiền bối tên tuổi như Kim Yoon Seok, Ha Jung Woo, Yoo Hae Jin và lập nhiều kỷ lục phòng vé. Bộ phim được vinh danh ở nhiều giải thưởng và được Tổng Thống Hàn Quốc khen ngợi. Năm 2018, Kim Tae Ri tiếp tục xuất hiện vào vai chính của bộ phim Little Forest. Vai chính Hye Won đã giúp cô chiến thắng ở hạng mục Diễn viên nữ xuất sắc nhất năm 2018 của giải thưởng 18th Director'c Cut Awards, giải thưởng Hiệp hội đạo diễn Hàn Quốc bình chọn. Cùng năm đó, cô chào sân lần đầu trên màn ảnh nhỏ trong bộ phim cổ trang Mr.Sunshine, được chấp bút bởi biên kịch vàng Kim Eun Sook. Mr.Sunshine liên tục lập kỷ lục rating, diễn xuất của cô nhận được nhiều lời khen ngợi từ khán giả cũng như giới chuyên môn.

Năm 2019, Kim Tae Ri được Forbes xếp hạng top 40 sao Hàn quyền lực nhất.Cùng năm đó, Kim Tae Ri hợp tác với Song Joong-ki trong phim điện ảnh khoa học viễn tưởng Space Sweepers, do Jo Sung Hee đạo diễn, phim dự kiến ra rạp vào mùa hè 2020.

Đầu năm 2020, cô xác nhận tham gia vào bộ phim bom tấn Alien của đạo diễn Choi Dong Hoon, phim còn có sự tham gia của nhiều diễn viên đình đám Ryu Jun Yeol, Jo Woo Jin, Kim Woo Bin, So Ji Sub, Yum Jung Ah. Phim khởi quay 2020 dự kiến ra rạp vào năm 2021.