Vroege carrière
Kim begon met schaatsen toen ze zeven jaar oud was. Haar coach, Ryu Jong-Hyeon, was destijds zeer te spreken over Kims talent. Daarom zei hij tegen Kims moeder dat Kim moest blijven trainen om een concurrerende kunstschaatsster te worden, want Yuna had voor haar leeftijd de perfecte omstandigheden en grote vaardigheden om kunstschaatsster te worden.
In 2002 nam ze voor het eerst internationaal deel aan de Triglav Trophy en won daar een gouden medaille. Een jaar later, toen ze 12 jaar oud was, won ze de seniorentitel op de Zuid-Koreaanse kampioenschappen kunstschaatsen. Ze was de jongste schaatsster ooit die deze titel won. Haar tweede internationale wedstrijd won ze op de Gouden Beer van Zagreb.
Junior carrière
seizoen 2004-2005
In het seizoen 2004-2005 nam Kim als jeugdschaatsster deel aan de ISU Junior Grand Prix, een aanvulling op de ISU Grand Prix Kunstschaatsen. Ze won een zilveren medaille tijdens het evenement in China en een gouden medaille tijdens het evenement in Hongarije. Ze won een zilveren medaille tijdens de finale van de Junior Grand Prix 2005 met een totaalscore van 137,75 punten.
Ze behield haar nationale titel voor het derde jaar op rij op weg naar de wereldkampioenschappen kunstschaatsen van 2005. Daar won ze opnieuw een zilveren medaille met 158,93 punten.
Seizoen 2005-2006
Voor het seizoen 2005-2006 was Kim niet oud genoeg om deel te nemen aan de Olympische Spelen van 2006.
In plaats daarvan ging ze naar de Grand Prix Junior 2005-2006 en won ze beide wedstrijden, in Bulgarije en Slowakije. Tijdens de finale van de Grand Prix Junior 2006 won ze de wedstrijd door 28,34 punten meer te behalen dan Aki Sawada, die de zilveren medaille had gekregen. Tijdens haar freeskate maakte ze zeven driesprongen, waaronder een driesprong.
Bij de wereldkampioenschappen kunstschaatsen 2006 was ze de rivaal van Mao Asada, een Japanse kunstschaatsster, en won ze de gouden medaille. Toen ze deze medaille won, had ze 177,54 punten behaald.
Senior carrière
Seizoen 2006-2007
Ter voorbereiding op haar volgende wedstrijd in het seizoen 2006-2007 heeft Kim in de zomer van 2006 veel geoefend bij de Skating and Curling Club of Toronto in Canada. Ze werd getraind door Brian Orser en David Wilson.
Kim won in 2006 een bronzen medaille op Skate Canada met een score van 168,48 punten. Ze won de Trophée Eric Bompard 2006 met een score van 184,54 punten, 10,10 voor Miki Ando, de schaatsster die de zilveren medaille behaalde. Deze prestaties zorgden ervoor dat Kim werd toegelaten tot de Grand Prix-finale in Sint-Petersburg, Rusland. Daar won Kim met 184,20 punten, wat 11,68 punten meer was dan Mao Asada, die de zilveren medaille behaalde.
Kim werd gedwongen te stoppen omdat ze tijdens de Zuid-Koreaanse kampioenschappen van 2006-2007 geblesseerd raakte. Hierdoor moest ze naar het ziekenhuis.
Kim werd uitgekozen om deel te nemen aan de Wereldkampioenschappen Kunstschaatsen 2007. Tijdens de wereldkampioenschappen in Tokio, Japan, won Kim het korte programma met 71,95 punten en vestigde daarmee een wereldrecord. Ze werd vierde in het lange programma met 114,19 punten, en eindigde als derde met 186,14 punten achter Miki Ando en Mao Asada van Japan. Kim's punten hielpen nog twee Zuid-Koreaanse dames naar de Wereldkampioenschappen Kunstschaatsen 2008.
In maart 2007 werd Brian Orser Kim's nieuwe fulltime coach. Omdat de trainingsomgeving in Toronto haar beviel, maakte Kim van Toronto haar thuisbasis. Haar coaches waren destijds Brian Orser, Astrid Shrubb, David Wilson en Tracy Wilson.
seizoen 2007-2008
Kim begon het seizoen 2007-2008 door de 2007 Cup of China te winnen met een score van 180,68 punten, waarmee ze Caroline Zhang, die de zilveren medaille had behaald, met 24,34 voorbleef. Bij de 2007 Cup of Russia won Kim zowel het korte programma met 63,50 punten als de vrije schaats met 133,70 punten. Daarmee vestigde ze een wereldrecord voor de score op de vrije schaats volgens het ISU Judging System. Ze deed ook een salto-sprong-teen-lus-sprong, een lutz-sprong-teen-lus-sprong, een axel-sprong-teen-lus-sprong en een drievoudige lutz-sprong.
Ze mocht naar de finale van de Grand Prix van het Kunstschaatsen 2007-2008 in Turijn, Italië. Ze won het korte programma met 64,62 punten. Met een score van 196,83 punten won Kim haar tweede Grand Prix-finale.
Kim was niet aanwezig bij de Zuid-Koreaanse nationale kampioenschappen van 2007-2008 en ging ook niet naar de Four Continents Figure Skating Championships van 2008 vanwege een heupblessure. Hoewel ze nog steeds rugpijn had, ging ze toch naar de Wereldkampioenschappen Kunstschaatsen 2008 in Göteborg, Zweden. Ze werd vijfde in het korte programma met 59,85 punten. Ze scoorde 183,23 punten in totaal, en won haar tweede bronzen medaille.
Seizoen 2008-2009
Kim werd toegewezen aan de 2008 Skate America en de 2008 Cup of China Grand Prix voor het 2008-2009 ISU Grand Prix seizoen.
Tijdens Skate America 2008 werd Kim eerste in het korte programma met een score van 69,50. Vervolgens veroverde ze de damestitel door de vrije schaats te winnen met een score van 123,95. Ze won het onderdeel met 193,45 punten, wat meer dan 20 punten voorsprong was op Yukari Nakano uit Japan, die de zilveren medaille won.
Kim bleef winnen en medailles verdienen tijdens de 2008 Cup of China, waar ze een score van 63,64 behaalde in het korte programma en 128,11 in de vrije schaats, en in beide als eerste eindigde. Het werd alles bij elkaar 191,75. Haar prestatie liet haar toe tot de Grand Prix van het Kunstschaatsen 2008-2009 finale|2008-2009 Grand Prix finale.
Tijdens de Grand Prix-finale 2008-2009, die werd gehouden in Goyang, Zuid-Korea, werd ze eerste in het korte programma met 65,94 punten en tweede in de vrije schaats waar ze 120,41 punten behaalde. Ze won de zilveren medaille met een totaalscore van 186,35 punten, 2,20 punten achter Mao Asada van Japan.
Kim nam deel aan de 2009 Four Continents Figure Skating Championships in Vancouver, Canada. Ze vestigde een nieuw wereldrecord van 72,24 punten in het korte programma. Ze scoorde ook 116,83 in het vrije schaatsprogramma en won daarmee de gouden medaille.
Tijdens de Wereldkampioenschappen Kunstschaatsen 2009, gehouden in Los Angeles, Verenigde Staten, vestigde ze opnieuw een nieuw wereldrecord van 76,12 punten, waarmee ze haar vorige record met bijna vier punten overtrof. Ze voerde een drievoudige flip-driple toe loop combinatie uit, een drievoudige lutz sprong en een dubbele axel sprong. Tegelijkertijd behaalde ze een niveau vier op al haar spins. Ze won ook het vrije schaatsprogramma, waarbij ze 131,59 punten scoorde. Hierdoor vestigde ze een nieuw wereldrecord van 207,71 en won ze haar eerste wereldtitel en werd ze de eerste vrouwelijke schaatsster die meer dan 200 punten haalde volgens het ISU Judging System. Haar score lag 16,42 punten voor op Joannie Rochette, de vrouw die de zilveren medaille behaalde. Zij was de enige deelneemster die zowel in het korte programma als in de vrije schaats achten behaalde in de programmaonderdelen. Kim was de enige vrouwelijke schaatsster wiens triple-triple combinatie door de jury werd gezien in zowel het korte als het vrije programma tijdens het seizoen 2008-2009.
seizoen 2009-2010
Kim werd toegewezen aan de 2009 Trophée Eric Bompard en de 2009 Skate America in het 2009-2010 ISU Grand Prix seizoen.
Tijdens de Trophée Eric Bompard 2009 werd ze eerste in het korte programma met een score van 76,08 punten, 16,44 punten voor Yukari Nakano. Haar drie spins werden allemaal beoordeeld als niveau vier. Ze toonde grote artistieke vaardigheden en won de vrije schaats met 133,95 punten. Ze won het onderdeel met 210,03 punten, 36,04 voor Mao Asada. Kim vestigde wereldrecords op de vrije schaats.
Tijdens Skate America 2009 werd Kim opnieuw eerste, met 17,48 punten meer dan Rachael Flatt. Ze kreeg +2,20 punten voor haar triple lutz-triple toe loop combinatie. Dit was het hoogste punt ooit gegeven voor sprongen door de ISU in het dames kunstschaatsen. Ze werd ook tweede in de vrije schaats met de score van 111,70 punten, vanwege haar fouten in haar sprongen. Hoewel het een van haar laagste scores was, won ze toch het onderdeel met 187,98 punten, waarmee ze Rachael Flatt versloeg. Tijdens de wedstrijd vestigde ze opnieuw een nieuw wereldrecord.
Haar overwinningen in beide Grand Prix-evenementen kwalificeerden haar voor de Grand Prix-finale 2009-2010 in Tokio, Japan, in december 2009. Daar werd ze tweede in het korte programma met 65,64 punten, 0,56 achter Miki Ando. De volgende dag won ze de vrije schaats met 123,22 punten. Door dit alles won Kim uiteindelijk haar derde Grand Prix Finale titel met een score van 188,86 punten.
In februari 2010 nam Kim deel aan de Olympische Winterspelen 2010, waar ze een gouden medaille won.
In maart 2010 nam Kim deel aan de Wereldkampioenschappen Kunstschaatsen 2010 in Turijn, Italië. Kim zei dat ze het had geprobeerd, maar dat ze het moeilijk vond om mee te doen. Ze werd zevende in het korte programma met 60,30 punten. Ze opende met een triple lutz-triple toe loop, maar had problemen met haar spinning. Uiteindelijk won ze de zilveren medaille met een totaal van 190,79 punten.
Olympische Winterspelen 2010
Kim nam in 2010 deel aan de Olympische Winterspelen in Vancouver, British Columbia, Canada.
In het korte programma op 23 februari maakte ze een driedubbele lutz-triple toe loop combinatie, een driedubbele flip en een dubbele axel. Daarmee vestigde ze een nieuw wereldrecord.
Op 25 februari won ze de vrije schaats met een score van 150,06 punten, 18,34 punten meer dan Asada, die ook op de tweede plaats eindigde. Kim was de enige die negens behaalde in de punten. Zij vestigde een nieuw wereldrecord. In totaal behaalde Kim 228,56 punten, waarmee ze haar persoonlijk record en haar eigen oude wereldrecord met een marge van 18 punten verbrak. Ze won de gouden medaille en werd daarmee de eerste Zuid-Koreaanse schaatsster die in alle wedstrijden van het kunstschaatsen op de Olympische Spelen een medaille behaalde. De gouden medaille van Kim was de eerste medaille voor Zuid-Korea op de Olympische Winterspelen in een andere sport dan schaatsen of shorttrack.
