Sejak saat itulah, nama Kim Hye Yoon mulai diperhitungkan di industri hiburan Korea Selatan.
Meskipun begitu, Kim Hye Yoon masih belum mendapatkan peran utama dalam setiap judul serial drama yang dia bintangi.
Sejak tahun 2015 hingga 2018, dia hanya mendapatkan peran-peran kecil dalam drama Korea populer, seperti Goblin episode 3 (2016-2017), Legend of the Blue Sea episode 3(2016-2017), dan My Love from the star (2013-2014).
Dia juga sempat menjadi pemeran pembantu di film Memoir of Murder yang rilis di tahun 2017. Di sela-sela merintis karir, gadis cantik ini tidak melupakan pendidikan hingga dia berhasil lulus dari Universitas Konkuk pada tahun 2019.
Kerja kerasnya akhirnya membuahkan hasil setelah drama Korea Sky Castle yang tayang pada tahun 2018 sampai 2019 meledak di pasaran.