W 2010 zagrała studentkę medycyny rozdartą pomiędzy dwoma żołnierzami w serialu o wojnie koreańskiej Road No. 1. Pomimo dużego zainteresowania i budżetu w wysokości 13 milionów dolarów, serial miał niską oglądalność. W 2011 powróciła w thrillerze Blind, film opowiada o seryjnym mordercy, Kim wcieliła się w postać niedowidzącej byłej detektyw, która staje się świadkiem morderstwa. Za tę rolę otrzymała nagrodę dla najlepszej aktorki na Grand Bell Awards i Blue Dragon Film Awards. Następnie zagrała główną rolę wraz z Jang Keun-sukiem w filmie Neoneun pet, zaadaptowanym na podstawie japońskiej mangi josei Kimi wa Petto.
W 2012 Kim powróciła na mały ekran jako nauczycielka etyki w szkole średniej, która zakochuje się w architekcie playboyu (w tej roli Jang Dong-gun) w przebojowym serialu A Gentleman's Dignity. Kim powróciła w 2015 i znalazła się w obsadzie swojego pierwszego chińskiego filmu, komedii romantycznej Making Family, u boku Aarifa Rahmana. W 2016 Kim wystąpiła w dofinansowanym społecznościowo filmie niezależnym Don't Forget Me, u boku Jung Woo-sunga. We wrześniu powróciła na mały ekran po czterech latach, grając w melodramacie romantycznym On the Way to the Airport. W 2017 wystąpiła w filmie Yeogyosa, grając nielubianą nauczycielkę w liceum dla chłopców, oraz w filmie fantazy Singwa hamgge: joewa beol.