Kim Woo Bin ra mắt sàn diễn thời trang vào năm 2009[1][2] và xuất hiện trên prêt-à-porter và bộ sưu tập Seoul Fashion Week cho đến nay.

Với tên nghệ danh Kim Woo Bin, anh bắt đầu tham gia diễn xuất vào năm 2011, và đóng vai chính trong một drama kì bí White Christmas và sitcom trên truyền hình cáp Vampire Idol.[3][4] Sau đó anh đã đóng một bộ phim hài lãng mạn A Gentleman's Dignity,[5][6][7] Kim gia nhập vào dàn diễn viên mới nổi trong một bộ phim tuổi teen School 2013.[8][9] Tiếp theo đó là vai trong phim của Kim Eun-sook bộ phim thời thượng cao cấp The Inheritors in 2013.[10]

Vai diễn đầu tiên trên màn rộng của anh là bộ phim Friend 2, phần tiếp theo của Kwak Kyung-taek trong phim 2001 box office hit.[11][12]

Anh đã trở thành MC cho chương trình âm nhạc M! Countdown bắt đầu từ 15 tháng 8 năm 2013.[13][14] Anh là một trong những MC chương trình SBS Drama Awards 2013 vào 31 tháng 12 cùng với Lee Hwi-jae và Lee Bo-young.[15]

Ngày 22/07/2015, Anh công khai hẹn hò với nữ diễn viên Shin Min-Ah

Ngày 24/5/2017, Theo báo trí đưa tin thì nam diễn viên được chuẩn đoán mắc bệnh ung thư vòm họng. Do được chẩn đoán sớm nên hiện tại anh đang điều trị bệnh bằng thuốc và hoá chất. Từ lúc phát hiện bệnh, đến quá trình điều trị và đến hiện tại (năm 2018), bạn gái của anh, nữ điên viên Shin Min Ah luôn ở bên chăm sóc và động viên tinh thần của anh rất nhiều. Theo thông tin thì anh đã trải qua các cuộc điều trị, tuy có hao gầy nhưng tình trạng sức khoẻ của anh đang tốt dần lên.