1998년 패션잡지 '키키'의 전속모델 선발대회로 데뷔했는데 중학교 2학년이었다. 드라마 <아름다운 날들>에서 이병헌의 여동생으로 첫 연기를 시작해, 영화 <화산고>를 찍는 등 고교시절까지도 상승세였으나 성인이 된 이후 이렇다 할 흥행작을 내놓지는 못했다.하지만 2005년 드라마 <이 죽일 놈의 사랑>과 2007년 <마왕>이 연달아 마니아팬을 양산했고, 2010년에는 <내 여자친구는 구미호>를 통해 신드롬적 인기를 얻으며 흥행에도 성공한다.
2020년 그녀가 6년 만에 스크린 주연으로 나선 다이빙 소재의 미스테리 스릴러 영화 <디바>가 개봉했다. 흥행에는 실패했으나 엄청난 연기력을 보여주며 데뷔 이래 최고의 호평을 받았다. 다음 해, 이 영화로 데뷔 후 처음으로 청룡영화상의 여우주연상 후보에 올랐다.
2021년 8월 말부터 방영을 시작한 드라마 <갯마을 차차차>는 3회 만에 시청률이 9%를 돌파하는 등 오랜만에 배우로서 좋은 흥행 성적을 만들어 냈고 큰 호평을 받으며 순항 중이다.