Vào ngày 21 tháng 8 năm 2017, Kim Sơn đã tham dự môn thi bơi lần đầu tiên tại Đại hội Thể thao Đông Nam Á vào nội dung 400 mét tự do nam đạt thành tích (3 phút 54 giấy 20) và bất ngờ giành huy chương đồng khi mới 15 tuổi và lập kỳ lục vận động viên trẻ nhất giành huy chương Đại hội.[4] Qua thành tích huy chương đồng, Sơn đã lập kỷ lục quốc gia vượt qua thành tích của Hoàng Quý Phước phá kỷ lục trước đó.[5] Và 4 ngày sau, Kim Sơn lại tiếp tục gây bất ngờ khi đoạt cả Huy chương vàng với thành tích 4 phút 12 giây 22 ở môn thi 400 m hỗn hợp cá nhân nam đồng thời phá kỷ lục SEA Games.[6]