2002年，润娥参加SM娱乐在首尔市举办的Saturday Open Casting Audition试镜会，获得甄选合格，进入该公司当练习生。
出道前在前辈东方神起的MV首次亮相，接着她先后在前辈天上智喜、Super Junior等的MV亮相。
2007年7月22日，润娥在MBC连续剧9回末2出局中，以演员身份先行出道。
2007年8月5日以女子团体少女时代出道，在队内担任中心、副唱、领舞、门面。
2018年与太妍、Sunny、孝渊及俞利组成少女时代子团少女时代-Oh! GG，并担任该子团的队长。
2008年，因主演家庭情感剧《你是我的命运》而获得了第45届百想艺术大赏电视剧类最佳新人女演员奖和人气女演员奖。
2009年，主演了励志爱情剧《男版灰姑娘》，凭借该剧获得了《第46届百想艺术大赏》电视剧类人气女演员奖。
2010年，加入SBS综艺节目《家族诞生 2》，担任固定嘉宾。
2012年，主演了爱情剧《爱情雨》。
2013年，凭借爱情剧《总理与我》获得了《KBS演技大赏》迷你系列剧女子部门优秀演技赏。
2016年3月11日，公开首张个人单曲《德寿宫石墙路的春天》；4月3日，主演的古装剧《武神赵子龙》 播出。
2016年，演出tvN电视剧《THE K2》。
2017年，凭借动作电影《机密同盟》取得了韩国青龙、百想、大钟三大电影奖颁奖礼的最佳新人奖的全部提名，并获得《第53届百想艺术大赏》电影部门最佳人气女演员。
2018年，涉足电影界的润娥获业界肯定，3月获邀担任第12届亚洲电影大奖大使，代表大会致欢迎词。
同时她亦获颁亚洲飞跃演员大奖，11月获邀担任第三届澳门国际影展明星大使。
同年固定出演治愈系综艺节目《孝利家民宿2》，并发行单曲《致你》。
2019年第一次担任电影主演的《极限逃生》，获得第40届青龙电影奖最佳女主角提名，并抱回人气明星奖。
2021年凭借主演电影《奇迹》，获得第42届青龙电影奖最佳女主角奖的提名，并收获了人气明星赏。
作为演员，润娥个人先行出道，自2008年起先后主演《你是我的命运》、《男版灰姑娘》、《爱情雨》、《总理与我》、《武神赵子龙》、《THE K2》、《恋爱中的王》、《极限逃生》及《Hush》等影视作品，并获得多个人气奖及演艺大奖。
除了音乐、表演领域，从2009年起，润娥就开始亮相主持大型颁奖礼及其他众多庆典活动。
亦因有接不完的广告代言而被称为“CF Queen”。
