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，通過拍攝廣告正式出道 ?。2004年，參演電影《非武裝地帶DMZ》。

　　2005年7月，參演由樸贊郁執導的懸疑電影《親切的金子》 ?。10月，參演情感電影《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屆韓國電影大鐘獎最佳新人女演員獎 ?。

　　2006年，參演電影《方糖》，飾演女主角林秀晶的童年時代 ?。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代。9月，參演《風之畫員》，飾演女主角文瑾瑩的童年時代。2009年，參演災難電影《海云臺》，飾演小小年紀就親歷了海嘯災難的女孩智敏，該片票房達1145萬3338觀影人次 ?。

　　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。

　　2012年2月，參演古裝劇《擁抱太陽的月亮》，飾演女主角韓佳人的少女時代，憑借少女許煙雨一角獲得MBC演技大賞最佳童星獎，并入圍第48屆百想藝術大賞電視部門最佳新人女演員獎 ?。

　　2013年6月，金裕貞作為國民代表參加顯忠日緬懷會，獲得由韓國總統樸槿惠親自頒發的愛國大樹徽章 ?。11月，主演動作電影《同窗生》 ?。

　　2014年3月，參演電影《優雅的謊言》，飾演表面開朗善良暗地卻孤立朋友的花妍，憑借該片入圍第35屆韓國青龍電影獎最佳新人女演員獎 ?。9月，與李帝勛、韓石奎合作主演古裝劇《秘密之門》，飾演骨子里非常自由的女孩徐池談 ?。11月，擔任SBS音樂節目《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 ?。7月，與車太賢搭檔主演電影《因為愛》 ?。10月，與成東鎰合作主演懸疑電影《秘密》，飾演李靜賢 ?。

　　2016年，出演KBS月火劇《云畫的月光》女主角，飾演可愛又聰明、生活能力極強的女孩洪羅溫 ?。