2004年,金玉彬被选为SEXY杂志封面模特,并在第一届界naver选美大赛获得naver奖。后来在2005年,金玉彬在4500比1的竞争中胜出成为影片《
女高怪谈4:声音》的主角,首登大屏幕并凭借此片获得了
第42届百想艺术大赏最佳电影新人女演员的提名。
2006年1月9日,搭档
刘健、
李钟赫共同主演都市情感剧《
你好,上帝》在韩国KBS电视台播出,她在剧中饰演梦想着不劳而获的女骗子徐恩惠;7月26日,与
池贤宇、
徐智惠等人主演的水木剧《
跨越彩虹》播出,并获得
MBC演技大赏PD赏;同年,她主演以漫画家蔡正泽的同名漫画改编而成的喜剧电影《
多细胞少女》,在片中饰演通过援助交际来支撑家庭的少女。
2008年12月4日,搭档
李政宰主演的动作喜剧片《
妓房动乱事件》上映,并在片中饰演台柱艺妓雪智,该片讲述了围绕明月香妓院引发的黑社会小混混之间各种斗争的故事,她也凭借此片获得
第45届韩国百想艺术大赏最佳新人女演员奖的提名。
2009年4月30日,金玉彬与
宋康昊联袂主演的爱情恐怖片《
蝙蝠》在韩国上映,她也凭借该片获得第42届西班牙
锡切斯国际奇幻电影节最佳女主角奖,以及年度
青龙奖和
百想艺术大赏的最佳女主角提名;12月10日,与
高贤廷、
李美淑、
崔智友等人合作主演的纪录电影《
女演员们》上映,该片获邀参加了2010年柏林电影节;同年,金玉彬在美国游学。
2010年8月,参演了由
张勋执导的以朝鲜战争为背景的电影《
高地战》,在片中饰演一名朝鲜狙击手车泰景,该片讲述了停战协议马上就要签订却仍不得不与对方殊死战斗的士兵们的故事。
2012年3月29日,金玉彬与
李凡秀、
柳承范合作主演喜剧片《
借尸还魂》上映,她在片中饰演替父亲报仇雪恨的女骗子东花,该片讲述了三位各怀鬼胎的主人公对同一具尸体展开了激烈的争夺的故事;同年,自组乐团《
OK PUNK》担任主唱。
2013年7月3日,与
严泰雄主演的古装动作剧《
剑与花》在韩国
KBS电视台播出,她在剧中饰演女主角舞英,是一个与杀父仇人的儿子坠入爱河的悲剧性角色,这是她阔别小荧幕6年后的回归之作;11月28日,与
郑在英、
崔丹尼尔共同主演的由
金贤锡执导的科幻悬疑片《
AM 11:00》上映,该片由CJ娱乐投资,金玉彬饰演一位女博士;同年,与
尹继尚参演了由金成载执导的电影《
少数意见》,该片讲述了在强制拆迁现场失去儿子,并被当作杀人犯逮捕的父亲的故事。
2017年6月8日,与
申河均、
盛骏、
金瑞亨等人合作主演的犯罪动作电影《
恶女》上映,金玉彬则饰演女主角恶女;同年7月,与
金相庆合作主演的悬疑电影《
一级机密》上映,金玉彬在片中饰演与大益一起追查事件的电视台新闻部记者正淑。
2018年3月3日,其主演的悬疑惊悚剧《
小神的孩子们》在韩国OCN频道播出,她在剧中饰演拥有神奇能力的女刑警金丹;同年5月,凭借主演的犯罪动作片《恶女》获得第23届
春史电影节最佳女主角奖。
2021年4月30日,与
李浚赫合作主演的悬疑题材电视剧《
黑洞》开播,她在剧中饰演惟一幸存者首尔地方厅光水大学侦探李华善。2022年2月18日,搭档
朴正民主演由
朴赞郁执导的悬疑短片电影《
一场春梦》上线。
2023年2月10日,与
刘台午共同主演的爱情喜剧《
恋爱大战》在Netflix上线播出,并在剧中饰演不屑于输给男人的律师美兰;9月9日,与
张东健、
李准基等人合作主演的电视剧《
阿拉蒙之剑:阿斯达年代记》在Disney+上线播出。
2014年,金玉彬与演员
李熙俊通过合作电视剧《
宥娜的街》擦出爱情火花,终映后便发展成恋人关系,并于年底公开恋情。2015年4月,两人结束半年的恋爱关系,由恋人转为朋友,相互支持对方在演艺界发展。
金玉彬有的时候像冒失鬼,有的时候像少女,有的时候又像艺术家、运动员等,她的演技变化多端,她会成为一颗闪亮的明星(
朴赞郁评)。
金玉彬的美纤细、妩媚,灵动的大眼睛感应着需要她更坚强抑或是可以稍微释放脆弱的时刻。金玉彬是典型的韩国现代都市少女,追求时尚但有着自己的个性,而且也很懂得学习。屏幕上的她一边给人感觉是可爱而不做作的高中生,另一边却又能散发出诱人的成熟之美。金玉彬不善于包装自己并夸夸其谈,对待每个问题都谨慎考虑后方才开口,也许这就是演员金玉彬的魅力。相较之其他能说会道、善于言辩的人。金玉彬稍显老实的坦率表白,更值得信任(新浪娱乐评)。