Ab 2004 spielte Koo in einigen Dramen mit und moderierte vom 23. April 2006 bis zum 18. Februar 2007 die Musiksendung Inkigayo auf SBS zusammen mit Kim Hee-chul. Mit ihrer Rolle in dem KBS-Drama Boys over Flowers wurde die in ganz Asien sehr populär. 2012 spielt sie in dem taiwanesischen Drama Absolute Darling mit, welches auf dem gleichnamigen Manga basiert.[1]
2008 veröffentlichte Koo mit The Madonna einen Kurzfilm, der ihr Regiedebüt markiert.[2] 2010 veröffentlichte sie dann ihren ersten abendfüllenden Film Magic.[3]
Ursprünglich sollte Koo zusammen mit Park Bom und Sandara Park (beide heute Mitglieder von 2NE1) in einer Girlgroup debütieren. Allerdings riet ihr der CEO von YG Entertainment, Yang Hyun-seok, lieber ihre Schauspielkarriere fortzuführen. Allerdings veröffentlicht sie immer wieder Lieder für die Soundtracks zu Dramaserien. Des Weiteren veröffentlichte sie 2009 ein eigens komponiertes New-Age-Album mit dem Titel Breath.
2009 veröffentlichte Koo den semi-autobiografischen Roman Tango über eine junge Frau, die Erfahrungen mit Liebe und Beziehungen macht. Der Roman wurde ein Bestseller und innerhalb einer Woche mehr als 30.000-mal verkauft. Im Juli 2009 begann auch Kus erste Kunstausstellung mit dem Namen Tango, die mehr als 10.000 Besucher verzeichnen konnte.[4]
2011 gründete Koo ihr eigenes Produktionsunternehmen, Koo Hye-sun Film (구혜선 필름), mit dem sie ihre Filmprojekte verwirklichen möchte.[5]
Am 21. Mai 2016 heiratete sie den Schauspieler Ahn Jae-hyun.
Anmerkung: Bei diesem Artikel wird der Familienname vor den Vornamen der Person gesetzt. Dies ist die übliche Reihenfolge im Koreanischen. Koo ist hier somit der Familienname, Hye-sun ist der Vorname.