Seo Ji Hye empezó a actuar en 2003 apareciendo en algunas series de televisión. Fue en 2005 que llamó la atención del público por primera vez en la película de terror Voice. Este trabajo impulsó su carrera y pronto empezó a destacarse como protagonista de numerosos dramas de televisión, mostrando su rango en diferentes géneros. Posteriormente, participó en proyectos importantes como Kim Soo Ro (2010), Punch (2014) y Surgeons (2018). La actriz aumento su popularidad internacional al participar en Aterrizaje de emergencia en tu corazón (2019), serie transmitida por Netflix coprotagonizada por Hyun Bin, Son Ye-jin y Kim Jung-hyun, que se convirtió en el drama de tvN de mayor audiencia y el tercer drama de televisión surcoreano de mayor audiencia en la historia de la televisión por cable. La podemos ver en el thriller de ciencia ficción Dr. Brain (2021), el primer programa en coreano producido para Apple TV+.