金允珍出生首爾，10歲時移民到美國，畢業于紐約藝術學校，她曾就讀于紐約藝術高中，并在波士頓大學主修戲劇表演，此后，她還曾遠赴英國戲劇學院深造。此后她活躍于美國的話劇舞臺，1997年左右因為渴望在祖國得到認可而回到韓國。
1996年，憑借MBC電視劇《華麗的休假》出道。
1998年，參演MBC電視劇《雙色婚紗》。
1999年，憑借首部電影《生死諜變》獲得了第36屆大鐘獎新人女演員獎。
2000年，出演電影《銀杏樹之床2》。
2002年，搭檔李宗元主演電影《密愛》，憑借此片獲得第23屆韓國電影青龍獎最佳女演員獎。
2004年，與好萊塢著名經紀公司WilliamMorris簽署了專屬合同。同年出演了美國ABC電臺的電視劇《迷失》（lost），飾演白善華。該劇描繪了人性的本質和復雜多變，播出后大受好評，收視率非常高，而且已經出口到100余家外國電臺。
2005年，出演電影《六月的日記》，這是金允珍揚名好萊塢后回韓國拍攝的第一部電影。
2007年，主演電影《七天》，憑借悲情律師母親劉智妍一角成功獲得第45屆韓國大鐘獎最佳女演員。
2010年，主演電影《和聲》，飾演洪貞慧一角。
2011年，搭檔樸海日主演電影《跳動的心臟》，飾演蔡延熙。
2012年，主演驚悚片《鄰居》。
2013年，出演美劇《情婦》，飾演心理醫生KarenRhodes。
2014年，出演《情婦》第二季。同年攜手黃政民主演電影《國際市場》。