Tidlig karriere
Kim begyndte at stå på skøjter, da hun var syv år gammel. På det tidspunkt var hendes træner, Ryu Jong-Hyeon, glad for Kims talent. Derfor fortalte han Kims mor, at Kim skulle fortsætte med at træne og blive en konkurrerende kunstskøjteløber, da Yuna havde de perfekte forudsætninger og store evner for sin alder til at blive kunstskøjteløber.
I 2002 deltog hun for første gang internationalt i Triglav Trophy og vandt en guldmedalje der. Et år senere, da hun var 12 år gammel, vandt hun seniortitlen ved de sydkoreanske mesterskaber i kunstskøjteløb. Hun var den yngste skøjteløber nogensinde til at vinde denne titel. Hun vandt sin anden internationale konkurrence ved Golden Bear of Zagreb.
Junior karriere
Sæsonen 2004-2005
I sæsonen 2004-2005 deltog Kim som junior skøjteløber i ISU Junior Grand Prix, som er et junior supplement til ISU Grand Prix of Figure Skating. Hun vandt en sølvmedalje ved arrangementet i Kina og en guldmedalje ved arrangementet i Ungarn. Hun vandt en sølvmedalje ved Junior Grand Prix-finalen i 2005 med en samlet score på 137,75 point.
Hun beholdt sin nationale mesterskabstitel for tredje år i træk på vej til verdensmesterskaberne i kunstskøjteløb for juniorer i 2005. Ved denne konkurrence vandt hun igen en sølvmedalje med 158,93 point.
Sæsonen 2005-2006
I sæsonen 2005-2006 var Kim ikke gammel nok til at deltage i OL i 2006.
Så i stedet tog hun til Junior Grand Prix 2005-2006 og vandt begge konkurrencer, i Bulgarien og Slovakiet. Ved Junior Grand Prix-finalen i 2006 vandt hun konkurrencen ved at få 28,34 point mere end Aki Sawada, som havde fået sølvmedaljen. Under sin freeskate lavede hun syv tredobbeltspring, herunder et tredobbelt flip.
Ved World Junior Figure Skating Championships i 2006 var hun rival med Mao Asada, en japansk kunstskøjteløber, og vandt guldmedaljen. Da hun vandt denne medalje, havde hun lavet 177,54 point.
Senior karriere
Sæson 2006-2007
For at forberede sig til sin næste konkurrence i sæsonen 2006-2007 trænede Kim meget i skating and Curling Club of Toronto i Canada i sommeren 2006. Hun blev trænet af Brian Orser og David Wilson.
Kim vandt en bronzemedalje ved Skate Canada i 2006 efter at have opnået en score på 168,48 point. Hun vandt 2006 Trophée Eric Bompard med en score på 184,54 point, 10,10 foran Miki Ando, som fik sølvmedaljen. Disse præstationer gjorde, at Kim fik adgang til Grand Prix-finalen i Sankt Petersborg i Rusland. Her vandt Kim med 184,20 point, hvilket var 11,68 point mere end Mao Asada, som fik sølvmedaljen.
Kim blev tvunget til at stoppe, fordi hun blev skadet ved de sydkoreanske mesterskaber i 2006-2007. Hun måtte derfor på hospitalet.
Kim blev udvalgt til at deltage i verdensmesterskaberne i kunstskøjteløb i 2007. Under verdensmesterskaberne i Tokyo, Japan, vandt Kim det korte program med 71,95 point og satte dermed verdensrekord. Hun blev nummer fire i det lange program med 114,19 point, og sluttede det tredje program med 186,14 point efter Miki Ando og Mao Asada fra Japan. Kims point hjalp to andre sydkoreanske damer med at komme med til verdensmesterskaberne i kunstskøjteløb i 2008.
I marts 2007 blev Brian Orser Kims nye fuldtidstræner. Fordi hun kunne lide træningsmiljøet i Toronto, gjorde Kim Toronto til sit træningshjem. Hendes trænere omfattede på det tidspunkt Brian Orser, Astrid Shrubb, David Wilson og Tracy Wilson.
Sæson 2007-2008
Kim startede sæsonen 2007-2008 med at vinde 2007 Cup of China med en score på 180.68 point, hvilket var 24.34 foran Caroline Zhang, som havde fået sølvmedaljen. Ved 2007 Cup of Russia vandt Kim både det korte program med 63,50 point og friis med 133,70 point. Dermed satte hun verdensrekord for fri skøjtepoint under ISU's bedømmelsessystem. Hun lavede også et flip jump-toe loop sat sammen, et loop jump, et lutz jump-toe loop jump, et axel jump-toe loop jump og et triple lutz jump.
Hun fik lov til at deltage i Grand Prix of Figure Skating finalen 2007-2008 i Torino, Italien. Hun vandt det korte program med 64,62 point. Med en score på 196,83 point vandt Kim sin anden Grand Prix-finale.
Kim deltog ikke i de sydkoreanske mesterskaber i 2007-2008 og deltog heller ikke i Four Continents Figure Skating Championships i 2008 på grund af en hofteskade. Selv om hun stadig havde rygsmerter, deltog hun i 2008 i verdensmesterskaberne i kunstskøjteløb i Göteborg, Sverige. Hun blev placeret som nummer fem i det korte program med 59,85 point. Hun scorede 183,23 point i alt og vandt sin anden bronzemedalje.
2008-2009 sæson
Kim blev udpeget til Skate America 2008 og Cup of China Grand Prix 2008 i ISU Grand Prix-sæsonen 2008-2009.
Ved Skate America 2008 blev Kim placeret som nummer et i det korte program med en score på 69,50. Hun fortsatte med at få dametitlen ved at vinde friis med en score på 123,95. Hun vandt konkurrencen med 193,45 point, hvilket var mere end 20 point foran Yukari Nakano fra Japan, som vandt sølvmedaljen.
Kim fortsatte med at vinde og vinde medaljer ved Cup of China i 2008, hvor hun fik en score på 63,64 i det korte program og 128,11 i friis og vandt førstepladsen i begge programmer. Det blev samlet til 191,75. Hendes præstation lod hende komme med i 2008-2009 Grand Prix of Figure Skating Final|2008-2009 Grand Prix Final.
Under Grand Prix-finalen 2008-2009, som blev afholdt i Goyang, Sydkorea, blev hun placeret som nummer et i det korte program med 65,94 point og nummer to i friis, hvor hun opnåede 120,41 point. Hun vandt sølvmedalje med en samlet score på 186,35 point, 2,20 point efter Mao Asada fra Japan.
Kim deltog i 2009 i Four Continents Figure Skating Championships i Vancouver, Canada. Hun satte en ny verdensrekord på 72,24 point i det korte program. Hun scorede også 116,83 point i det frie skøjteløbsprogram og vandt dermed guldmedaljen.
Under World Figure Skating Championships 2009, der blev afholdt i Los Angeles i USA, satte hun endnu en ny verdensrekord på 76,12 point, hvilket overgik hendes tidligere rekord med næsten fire point. Hun udførte en triple flip-triple toe loop-kombination, et triple lutz-hop og et double axel-hop. Samtidig opnåede hun et niveau fire på alle sine spins. Hun vandt også det frie skøjteløbsprogram med 131,59 point og viste store færdigheder med sin kunstneriske og musikalske evner. På grund af disse satte hun en ny verdensrekord på 207,71 og vandt samtidig sin første VM-titel, og hun blev den første kvindelige skøjteløber, der kom over 200 point i henhold til ISU's bedømmelsessystem. Hendes score var 16,42 point foran Joannie Rochette, som fik sølvmedaljen. Hun var den eneste deltager, der opnåede ottere i programkomponentmærker i både det korte program og i fri skøjteløb ved konkurrencen. Kim var den eneste kvindelige skøjteløber, hvis trippel-trippel-kombination blev set af dommerne i både det korte og frie program i løbet af sæsonen 2008-2009.
2009-2010 sæson
Kim var med i 2009 Trophée Eric Bompard og 2009 Skate America i 2009-2010 ISU Grand Prix-sæsonen.
Ved Trophée Eric Bompard i 2009 vandt hun førstepladsen i det korte program med 76,08 point, 16,44 point foran Yukari Nakano. Hendes tre spins blev alle bedømt som niveau fire. Hun viste store kunstneriske færdigheder og vandt fristilen med 133,95 point. Hun vandt konkurrencen med 210.03 point, 36.04 foran Mao Asada. Kim satte verdensrekorder i fri skøjteløb.
Ved Skate America i 2009 vandt Kim igen førstepladsen, hvilket var 17,48 point mere end Rachael Flatt. Hun fik +2,20 point for sin triple lutz-triple toe loop-kombination. Dette var det højeste point, som ISU nogensinde har givet for spring i kunstskøjteløb for damer. Hun blev også nummer to i fri skøjteløb med 111,70 point på grund af sine fejl i sine spring. Selv om det var en af hendes laveste scoringer, vandt hun alligevel konkurrencen med 187,98 point og slog dermed Rachael Flatt. Ved konkurrencen satte hun igen en ny verdensrekord.
Hendes sejre i begge Grand Prix-turneringer kvalificerede hende til Grand Prix-finalen 2009-2010 i Tokyo, Japan, i december 2009. Her blev hun nummer to i det korte program med 65,64 point, 0,56 point efter Miki Ando. Dagen efter vandt hun den frie skøjteløb med 123,22 point. På grund af alt dette vandt Kim til sidst sin tredje Grand Prix-finaletitel med en score på 188,86 point.
I februar 2010 deltog Kim i de olympiske vinterlege i 2010, hvor hun vandt guldmedalje.
I marts 2010 deltog Kim i 2010 World Figure Skating Championships i Torino, Italien. Kim sagde, at hun havde forsøgt, men at hun havde svært ved at konkurrere. Hun blev syvende i det korte program med 60,30 point. Hun åbnede med en triple lutz-triple toe loop, men havde problemer med sin spinning. I sidste ende vandt hun sølvmedaljen med i alt 190,79 point.
De olympiske vinterlege i 2010
Kim deltog i damerne ved de olympiske vinterlege i 2010, som blev afholdt i Vancouver, British Columbia, Canada.
I det korte program den 23. februar lavede hun en triple lutz-triple toe loop-kombination, en triple flip og en double axel. Hun satte en ny verdensrekord.
Den 25. februar vandt hun fristilen med en score på 150,06 point, 18,34 point mere end Asada, som også kom på andenpladsen. Kim var den eneste, der fik ni i karakterer. Hun satte en ny verdensrekord. Samlet set opnåede Kim 228,56 point og knuste dermed sin personlige rekord og sin egen gamle verdensrekord med en margin på 18 point. Hun vandt guldmedaljen og blev dermed den første sydkoreanske skøjteløber til at vinde medalje i alle konkurrencer i kunstskøjteløb ved de olympiske lege. Kims guldmedalje var Sydkoreas første medalje ved de olympiske vinterlege i en anden sport end hurtigløb eller shorttrack.
