W tym samym roku wystąpiła także w dramacie Legenda błękitnego morza.
W 2017 roku Shin Hye-sun zagrała w thrillerze A Dayy, a następnie wcieliła się w kluczową postać w cenionym serialu kryminalnym Stranger. Wkrótce potem została obsadzona w swojej pierwszej głównej roli w telewizyjnym dramacie My Golden Life emitowanym na KBS2. Dramat okazał się ogromnym hitem w Korei Południowej, osiągając ponad 40% oglądalności, co przyczyniło się do wzrostu jej rozpoznawalności. Dzięki sukcesowi serialu otrzymała liczne propozycje od branży reklamowej oraz producentów filmów i seriali.
2018–2019: Postacie artystyczne W 2018 roku została obsadzona w głównej roli w specjalnym dramacie SBS The Hymn of Death u boku Lee Jong-suk. Zagrała rolę Yun Sim-deok, pierwszej profesjonalnej śpiewaczki operowej w Korei.
W tym samym roku zagrała u boku Yang Se-jonga w komedii romantycznej SBS Still 17, wcielając się w rolę aspirującej skrzypaczki, której życie zostało wywrócone do góry nogami z powodu wypadku.
W 2019 roku zagrała w romansie Angel's Last Mission: Love na KBS2 u boku Kim Myung-soo, wcielając się w rolę baleriny, która nie jest zainteresowana miłością.