2000年以电视广告首次触电荧屏，2001年凭借“KIKI”杂志封面正式出道。2003年拍摄电影处女作《女高怪谈3：狐狸阶梯》，开始受到关注 。2006年凭借韩剧《宫》中皇太子的初恋情人闵孝琳一角走红 。2008年打破以往形象出演电影《霜花店》，该片上映一个月票房即达到370万 。（注：在韩国票房一般指的是观影人数。）
2010年7月起固定出演韩国SBS电视台周末综艺节目《Running Man》，2013年凭借该节目获得第49届百想艺术大赏TV女子艺能赏提名、SBS演艺大赏女子最优秀赏等 。2014年出演电视剧《急诊男女》，该剧自开播起收视率即持续攀升，连续十周占据有线电视台同时段电视剧收视首位。 2015年，作为女一号加盟基美影业携三国制作团队精心打造影片《超级快递》 。
2016年，宋智孝当选为2015年韩国最佳女演员。
