W 2016 roku powróciła na duży ekran w filmie Pure Love u boku Do Kyung-soo. Następnie zagrała w dramacie internetowym Nightmare Teacher wraz z Lee Min-hyukiem, wcielając się w przewodniczącą klasy, która odkrywa tajemnicze sekrety szkoły. Serial był nagrywany na Uniwersytecie Hosan i wystąpiło w nim dziewięcioro studentów. W tym samym roku Kim wystąpiła w trzyodcinkowym dramacie specjalnym Page Turner u boku aktorów Ji Soo i Shin Jae-ha. Pierwsze spotkanie z fanami Kim, zatytułowane Lovely Day, odbyło się 9 kwietnia na Uniwersytecie Ming Chuan na Tajwanie. 4 czerwca Kim prowadziła Dream Concert 2016 razem z Leeteukiem i Hong Jong-hyunem. Następnie zagrała w Hey Ghost, Let's Fight u boku Ok Taec-yeona oraz wcieliła się w rolę 13-letniej księżniczki Deokhye w filmie The Last Princess. Park A-reum z K-pop Herald chwaliła Kim za jej głębokie emocjonalne aktorstwo w scenie pożegnania z matką, którą uznała za poruszającą, a także za połączenie z Son Ye-jin. Miała także powracającą rolę gościnną w popularnym dramacie fantasy Guardian: The Lonely and Great God.