Kim Woo-bin débute dans le milieu artistique en tant que mannequin dans le prêt-à-porter en 2009, et poursuit ce chemin en participant aux défilés de la Semaine des défilés (Seoul Fashion Week).
Il commence sa carrière d'acteur en 2011 avec la série télévisée White Christmas (드라마 스페셜 - 화이트 크리스마스), un thriller porté par de jeunes acteurs encore novices tels que Kim Young-kwang, Lee Soo-hyuk ou encore Sung Joon. La même année, il retrouve Lee Soo-hyuk pour la sitcomVampire Idol (드라마 스페셜 - 큐피드 팩토리),.
Après un rôle récurrent dans la série A Gentleman's Dignity (신사의 품격) en 2012, Woo-bin rejoint la série pour adolescents School 2013 (학교 2013),.
Courant 2013, il est sélectionné pour interpréter le rôle de Choi Young-do dans la série The Heirs (상속자들), aux côtés de Lee Min Ho et Park Shin-hye.
Il décroche son premier rôle au cinéma dans le film Friend 2 (친구2) réalisé par Kwak Kyung-taek (2013),.
Par ailleurs, il a été présentateur de l'émission M! Countdown du , au .
↑(ko) Ha-kyun Kim, «이수혁, 8월 10일 군 입대 소식에 네티즌 "잘 다녀와요"» [«Lee Soo-hyuk, Enlistment on August 10th, Netizens Say, "Comeback Safely"»], The Asia Business Daily, (lire en ligne[archive du ], consulté le )