金旼序在初中三年级时在街头被星探看中而进入演艺圈，随后为一些杂志担任模特。1999年，她以艺名金世荷开始进行演艺活动，随女子组合Mint发行迷你专辑《香气》，作为歌手出道。2000年，她随Mint发行正规专辑《Mint》，专辑收录了《Passion》、《BabyBaby》等12首歌曲。2002年，Mint组合宣布解散，金旼序选择去读书深造，经历了几年的演艺空白期。

2008年，金旼序参演浪漫爱情剧《我爱你》，以演员身份回归演艺圈。2010年5月，金旼序与金南佶、韩佳人合作出演爱情剧《坏男人》，饰演男主角沈建旭在孤儿院的姐姐崔善英。8月，金旼序因在古装剧《成均馆绯闻》中饰演朝鲜最高貂蝉而为观众所熟知。

2011年，金旼序与张娜拉、崔丹尼尔共同主演爱情喜剧《童颜美女》，饰演精明能干的设计部组长姜允书。同年，金旼序担任金贤重迷你专辑主打歌《please》的MV女主角，两人在MV中扮演了一对情侣。

2012年，金旼序与金秀贤、韩佳人联袂主演古装剧《拥抱太阳的月亮》，饰演将丈夫李暄看得比自己生命还重要的中殿尹宝镜，该剧收视率达到42.2%。

2013年1月，金旼序主演爱情喜剧《7级公务员》，饰演梦想成为“拔尖精英女性”的情报局新任情报员申善美。8月，金旼序与周元、文彩元合作出演医疗剧《GoodDoctor》，饰演医院经营企划室室长俞彩京，凭借该剧入围KBS演技大赏最佳女配角奖。

2014年9月，金旼序参加综艺节目《runningman》恶女特辑，和刘在石组成搭档，并最终取得比赛胜利。11月，金旼序主演周末剧《玫瑰色的恋人们》，饰演温顺善良的交响乐团大提琴演奏家白秀莲。

2015年，金旼序与李沇熹、车胜元合作出演古装剧《华政》，饰演和女主角贞明公主形成对立关系的昭容赵氏。2016年，金旼序在日日剧《IamSorry姜南九》中饰演了一位坚强乐观的离婚女人。

2018年，金旼序所属经纪公司方面于4月23日通过官方立场宣布了金旼序的婚讯。经纪公司表示：“金旼序将于5月在首尔某处与同岁圈外人男友喜结连理。交往一年多，彼此相爱信赖的两人决定结婚，婚礼将在双方家人和亲友的祝福下以非公开形式进行。”

KBS演技大赏

• 2013最佳女配角奖GoodDoctor（提名）

MBC演技大赏

• 2012女子新人奖拥抱太阳的月亮（提名）

金旼序在《坏男人》和《成均馆绯闻》中以端正清纯的形象深入人心，而她在电视剧《童颜美女》中饰演讨厌女主角的设计组组长一角，则展露出了“恶人本色”，她夸张的眼妆和笑起来一点表情也没有的演技，让人感觉像是看到了另外一个人。

金旼序在古装剧《拥抱太阳的月亮》中饰演一个得不得真爱的苦情皇后，这一角色需要大量的感情投入，难度可想而知，但是她却把皇后那种极端的感情表现得非常到位。剧中一场皇后因为女主角烟雨回归而失去理性的场面，金旼序全身心投入的演技，给观众们留下了颇为深刻的印象。