Kim har repræsenteret Skotland på internationalt niveau, siden hun var 16 år, men trak sig tilbage som Skotlands viceanfører i 2021. Hun var en af de to skotter, der blev udvalgt til den engelske trup, som nåede kvartfinalerne ved Sommer-OL i London 2012 og Tokyo 2020.
Kim har spillet for NWSL-klubben Seattle Reign FC samt Melbourne City FC. Hun spiller i øjeblikket for Arsenal, hvor hun er anfører. Tilbage i 2010 scorede Kim 47 mål i 36 kampe for Arsenal og blev kåret som årets spiller ved FA Women's Football Awards.
I april 2013 blev hun den første modtager af Professional Footballers’ Association Women’s Player of the Year Award, og i 2016 blev hun kåret som BBC Women’s Footballer of the Year.
