2003年，4歲的金裕貞陪著姐姐參加比賽卻意外獲得最受歡迎獎(jiǎng)，通過(guò)拍攝廣告正式出道 。
2004年，參演電影《非武裝地帶DMZ》。
2005年7月，出演由樸贊郁執(zhí)導(dǎo)的懸疑電影《親切的金子》 ；10月，出演情感電影《我一生最美麗的一周》，飾演身患絕癥的女孩真雅，憑借該片入圍第43屆韓國(guó)電影大鐘獎(jiǎng)最佳新人女演員獎(jiǎng) 。
2006年，參演電影《方糖》，飾演女主角林秀晶的童年時(shí)代 ；同年，參演情感電影《突然有一天之第四層》，飾演與母親相依為命的女孩汝珠熙 。
2008年5月，參演古裝劇《一枝梅》，飾演女主角韓孝周的童年時(shí)代；9月，參演《風(fēng)之畫(huà)員》，飾演女主角文瑾瑩的童年時(shí)代。
2009年，出演災(zāi)難電影《海云臺(tái)》，飾演小小年紀(jì)就親歷了海嘯災(zāi)難的女孩智敏，該片票房達(dá)1145萬(wàn)3338觀(guān)影人次 。
2010年3月，參演古裝歷史劇《同伊》，飾演女主角韓孝周的童年時(shí)代；7月，主演古裝奇幻劇《九尾狐之狐貍姐姐傳》，飾演非常依戀母親的女孩妍伊；10月，在家庭劇《欲望的火花》中一人分飾兩角，憑借該劇獲得MBC演技大賞青少年演技獎(jiǎng)。
2012年2月，主演古裝劇《擁抱太陽(yáng)的月亮》，飾演女人公許煙雨的少女時(shí)代，憑借少女許煙雨一角獲得MBC演技大賞最佳童星獎(jiǎng)，并入圍第48屆百想藝術(shù)大賞電視部門(mén)最佳新人女演員獎(jiǎng) 。
2013年6月，金裕貞作為國(guó)民代表參加顯忠日緬懷會(huì)，獲得由韓國(guó)總統(tǒng)樸槿惠親自頒發(fā)的愛(ài)國(guó)大樹(shù)徽章 ；11月，主演動(dòng)作電影《同窗生》 。
2014年3月，主演電影《優(yōu)雅的謊言》，飾演表面開(kāi)朗善良暗地卻孤立朋友的花妍，憑借該片入圍第35屆韓國(guó)青龍電影獎(jiǎng)最佳新人女演員獎(jiǎng) ；9月，與李帝勛、韓石奎合作主演古裝劇《秘密之門(mén)》，飾演骨子里非常自由的女孩徐池談 ；11月，擔(dān)任SBS音樂(lè)節(jié)目《人氣歌謠》固定主持人 。
2015年3月，主演MBC水木劇《憤怒的媽媽》，飾演很有正義感的女高中生吳雅蘭，憑借該劇獲得MBC演技大賞十大明星獎(jiǎng) ；7月，與車(chē)太賢搭檔主演電影《因?yàn)閻?ài)》 ；10月，與成東鎰合作主演懸疑電影《秘密》，飾演李靜賢 。
2016年，主演KBS月火劇《云畫(huà)的月光》，飾演女扮男裝、以?xún)?nèi)侍身份入宮的戀愛(ài)咨詢(xún)專(zhuān)家洪樂(lè)瑥 。該劇播出第四周平均收視率突破20%，位居同時(shí)段收視冠軍 ，金裕貞獲得韓國(guó)蓋洛普2016年最閃耀的電視劇演員第四，成為首位進(jìn)入民調(diào)排行榜的10代演員 ，并憑借該劇獲得KBS演技大賞中篇電視劇部門(mén)優(yōu)秀演技獎(jiǎng) 。
2018年，主演JTBC愛(ài)情喜劇《先熱情地清掃吧》，不拘小節(jié)、明亮可愛(ài)的少女吉五雪 。
2020年，主演SBS新劇《便利店新星》，飾演便利店打工生鄭新星，是一個(gè)維護(hù)社會(huì)正義的四次元純情惡女。
2016年12月26日，金裕貞行程結(jié)束后出現(xiàn)壓力性休克癥狀，隨后便被送往醫(yī)院住院接受治療，已于2017年1月10日出院。
金裕貞是一位資歷頗深的“老演員”，歷經(jīng)時(shí)間磨練不斷成長(zhǎng)的演技越發(fā)純熟。她擁有善良明朗的形象，備受各年齡段人群的喜愛(ài)，并憑借優(yōu)越的氣質(zhì)和出眾的演技獲得主角位置。比起出道之初的可愛(ài)小巧，現(xiàn)在愈發(fā)出落得亭亭玉立，暖暖的笑容，讓人感覺(jué)非常親切（搜狐網(wǎng)評(píng)） 。