На протяжении семи сезонов Ким играл роль Чина Хо Келли в популярном сериале «Гавайи 5.0», однако настоящей визитной карточкой актёра стало амплуа Цзиня Су Квона в телесериале «Остаться в живых». В 2006 году он разделил с коллегами премию Гильдии киноактёров в номинации «Лучший актёрский состав», а сам получил премию AZN «Азиатское совершенство», Multicultural Prism Award и Vanguard Award от Корейско-американской коалиции в номинации «Актёрская игра». Ким также получил несколько статуэток KoreAm Driven Award за достижения в области искусства и индустрии развлечений. Журнал People несколько раз включал его имя в топ самых сексуальных людей.
Ким родился в южнокорейском городе Пусан, а вырос в Нью-Йорке и Пенсильвании. Любовь к актёрскому мастерству проявилась в нём во время обучения в колледже Хэйверфорд. Получив высшее образование, Ким переехал в Нью-Йорк и начал появляться на театральных сценах в таких классических постановках, как «Ромео и Джульетта», «Иванов» и «Кукольный дом». Несмотря на очевидный успех, актёр стремился углубить свои теоретические знания, поступив на актёрские курсы в Университет Нью-Йорка и получив степень магистра.
Важными в актёрской карьере Кима стали роли в фильмах «Шакал», «ради любви к игре», «Халк», «Человек-паук 2» и «Пещера», а также в получившей премию «Оскар» криминальной драме «Столкновение». Роль Джека Кэнга актёр сыграл в фильмах «Дивергент, Глава 2: Инсургент» и «Дивергент, Глава 3: За стеной». В 2019 году он снялся в роли Бена Даймио в фантастическом боевике «Хеллбой» и в роли Брэндона, нарциссического приятеля героини Али Вонг, в азиатском ромкоме Netflix «Возможно, это навсегда».
Ким озвучивал некоторых персонажей анимационных и игровых фильмов. Его голос можно услышать в фильме студии Ghibli «сказание о принцессе кагуя», а также в документальных сериалах PBS «Великий Тихий океан» и «Американцы азиатского происхождения». Голосом Кима заговорит один из персонажей анимационного сериала AMC Pantheon. Он также озвучил некоторых персонажей компьютерных игр. В частности, его голосом говорит Джонни Гэт в бестселлере Saints Row.
В 2015 году начался новый виток карьеры Кима – он открыл собственную продюсерскую студию 3AD. Сейчас компания работает над несколькими проектами, включая сериал ABC «Хороший доктор». Ким не только играет одну из ролей, но также выступает исполнительным продюсером сериала. Помимо прочего, Ким рекламирует продукцию таких компаний, как UTA, Brillstein Entertainment Partners and Gang, Tyre, Ramer и Brown & Passman.
