Kim Joo-Hun estudió en el Instituto de las Artes de Seúl, donde obtuvo su licenciatura del Departamento de Teatro y Cine. Debutó en el cortometraje independiente A Matter of Principi (2008). En teatro debutó un año después en la adaptación coreana de la obra de teatro Marat Sade y fue miembro de Alleyway Theatre Company hasta 2014. Después de dejar la Alleyway Theatre Company, Kim se tomó un descanso de la actuación teatral durante tres años, durante los cuales trabajó como obrero de la construcción para llegar a fin de mes. A pesar de esto, aceptó papeles menores en varias películas y posteriormente regresó a la pantalla a tiempo completo con The Con Artists (2014). Desde entonces se destacó por sus papeles en Encuentro (2018), Dr. Romantic (2016-2023), Está bien no estar bien (2020), Now, We Are Breaking Up (2021) y Big Mouth (2022). En 2023 forma parte de El naufragio de una diva, disponible en la plataforma Netflix.