Sau đó, cô tham gia nhiều bộ phim khác nhau và trở thành ngôi sao hàng đầu khi xuất hiện trong bộ phim Trái Tim Mùa Thu (2000) của đài KBS. Trong suốt 27 năm sự nghiệp, người đẹp sinh năm 1981 đã có 7 tác phẩm được công chúng đặc biệt ấn tượng.
1. Soonpoong Clinic
Bộ phim sitcom Soonpoong Clinic của đài SBS là tác phẩm đầu tiên Song Hye Kyo khiến công chúng nhớ đến mình. Cô vào vai sinh viên đại học Oh Hye Kyo, con gái út của nhân vật chính Oh Ji Myung. Song Hye Kyo nhận được sự yêu mến lớn nhờ cách cư xử nóng nảy và ngoại hình non nớt trái ngược với gương mặt xinh đẹp của nhân vật.
2. Trái Tim Mùa Thu
Song Hye Kyo vào vai Choi Eun Suh, một cô nàng lương thiện, ngoan cường nhưng mắc ung thư máu trong Trái Tim Mùa Thu. Đây là tác phẩm duy nhất có kết thúc buồn trong số những phim mà Song Hye Kyo đã tham gia. Rating của phim cao nhất đạt 42,3%, mức cao nhất trong số những bộ phim truyền hình phát sóng thứ hai, thứ ba của đài KBS.
3. Ván Bài Định Mệnh (All In)
Năm 2003, Song Hye Kyo đóng vai chính Min Su Yeon trong bộ phim truyền hình Ván Bài Định Mệnh của SBS. Diễn xuất của cô nhận được những lời khen nức nở từ khán giả.
4. Ngôi Nhà Hạnh Phúc (Full House)
Năm 2004, cô đóng vai nhà văn mạng Han Ji Eun trong bộ phim truyền hình Ngôi Nhà Hạnh Phúc của đài KBS2. Song Hye Kyo vứt bỏ vẻ ngây thơ vốn có và hóa thân thành một nhân vật vừa kỳ quái vừa hoạt bát. Cô đã giành được giải Nữ diễn viên xuất sắc nhất, Nữ diễn viên được yêu thích nhất, Cặp đôi đẹp nhất (với Bi Rain) tại Lễ trao giải Phim truyền hình KBS 2004 nhờ tác phẩm này.
5. Gió Đông Năm Ấy
Cô tái hợp biên kịch Noh Hee Kyung, người đã viết kịch bản cho bộ phim Worlds Inside, sau 5 năm qua bộ phim truyền hình Gió Đông Năm Ấy (2013) của đài SBS. Trong phim, Song Hye Kyo vào vai Oh Young, một người mù. Cô thu hút sự chú ý vì mối tình lãng mạn nhưng nhiều chua xót với Oh Soo (Jo In Sung), một người đàn ông lợi dụng cô để trả nợ.
6. Hậu Duệ Mặt Trời
Trong bộ phim Hậu duệ mặt trời (2016), của đài KBS2, Song Hye Kyo vào vai Kang Mo Yeon, một bác sĩ ngoan cường. Tác phẩm trúng số độc đắc với rating trung bình 14,5%. Sau đó, cô nảy sinh tình cảm với bạn diễn Song Joong Ki và kết hôn vào ngày 31/10/2017. Tuy nhiên, cả hai khiến nhiều người hâm mộ sốc khi tuyên bố ly hôn chỉ sau 2 năm yêu nhau.
7. Vinh Quang Trong Thù Hận (The Glory)
Đây là tác phẩm Netflix đầu tiên của Song Hye Kyo. “ The Glory ” ra mắt trong năm nay, đánh dấu màn tái ngộ của Song Hye Kyo và biên kịch Kim Eun Sook sau 6 năm kể từ Hậu Duệ Mặt Trời (2016). “The Glory” xoay quanh Moon Dong Eun (Song Hye Kyo), người từng là nạn nhân của bạo lực học đường. Cô đã tìm cách trả thù những kẻ bắt nạt mình sau khi trở giáo viên chủ nhiệm tại ngôi trường mà con của kẻ thù đang học. Phần 2 của phim sẽ lên sóng vào ngày 10/3 tới đây.