2017年，金多美通过独立电影“2017同名异人企划”正式出道；11月，客串出演剧情片《罗马书 8:37》。

2018年4月，金多美出演的惊悚悬疑片《记得我》上映，在片中饰演“刘敏儿”一角；6月，与赵敏秀、朴熙顺、崔宇植合作主演科幻动作片《魔女》，在片中饰演外表看似柔弱、实际武力和智力均是顶尖的高中生少女“具子允”一角，并凭借该片获得第39届韩国青龙电影奖、第55届韩国电影大钟奖和第27届韩国釜日电影奖在内的7个电影颁奖礼的最佳新人奖。

2019年7月，确认出演翻拍自中国电影《七月与安生》的青春爱情片《再见，我的灵魂伴侣》。

2020年1月，金多美首次挑战小荧幕，与朴叙俊合作主演改编自同名网漫的JTBC励志剧《梨泰院CLASS》，在剧中饰演独具魅力的网络影响力人物“赵伊瑞”一角，并凭借该片获得第56届韩国百想艺术大赏电视部门最佳新人女演员奖；12月15日，确认与申诗雅、赵敏秀、李钟硕和晋久合作主演电影《魔女2》，该电影将从12月26日开始在济州岛正式开拍。

2021年12月，金多美与崔宇植继电影《魔女》后再次合作，共同主演SBS浪漫爱情剧《那年我们》，在剧中饰演学生时代的学霸、入社会后成为宣传专家“国延秀”一角 ，并凭借该片获得2021年度SBS演技大赏Director's Awards奖。