W styczniu 2016 roku pojawiła się w serialu telewizyjnym tvN o miłości na studiach, Cheese in the Trap. 28 kwietnia 2016 roku wydała wspólny singiel z Eddym Kimem, który jest coverem utworu Sharp „My Lips like Warm Coffee”. Następnie zagrała w dramacie medycznym SBS The Doctors, w roli neurochirurga. W tym samym roku zagrała swoją pierwszą główną rolę w Weightlifting Fairy Kim Bok-joo, młodzieżowym dramacie sportowym inspirowanym prawdziwą historią olimpijskiej mistrzyni w podnoszeniu ciężarów Jang Mi-ran.
W 2017 roku Sung-kyung podkładała głos w filmie Trolle wraz z Parkiem Hyung-sikiem. Została także obsadzona w filmie romantycznym Love + Sling, wyreżyserowanym przez debiutującego reżysera Kima Dae-woonga. Pojawiła się także w albumie Psy'a 4X2=8 z singlem „Last Scene”. W 2018 roku zagrała główną rolę w melodramacie fantasy About Time. Została obsadzona w filmie komedii akcji Miss & Mrs. Cops, który miał premierę 9 maja 2019 roku, obok Ra Mi-ran.
W 2020 roku zagrała w drugim sezonie popularnego dramatu medycznego Dr. Romantic, wcielając się w postać Cha Eun-jae, utalentowanej kardio-torakalnej chirurg, a jej partnerem został Ahn Hyo-seop.
W 2022 roku zagrała w dramacie tvN Sh**ting Stars u boku Kim Young-dae.
Filmografia