Kim Mi-rae ha partecipato ai XXXI Giochi olimpici classificando quarta con la compagna Kim Kuk-hyang nella competizione della piattaforma 10 metri sincro. Alle Olimpiadi di Parigi 2024, ottiene l'argento nella piattaforma 10 metri sincro assieme a Jo Jin-mi e poi la medaglia di bronzo nell'individuale.
Palmares Giochi olimpici Parigi 2024: argento nel sincro 10m, bronzo nella piattaforma 10m.
Mondiali Budapest 2017: argento nel sincro 10m, bronzo nel sincro 10m misto. Doha 2024: argento nel sincro 10m.
Giochi asiatici: Giacarta 2018: argento nel sincro 10m, bronzo nella piattaforma 10m.
Giochi mondiali militari Wuhan 2019: oro nel sincro 10m, bronzo nella piattaforma 10m.
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