二零零四年，他通过出演个人首部电视剧作品《玉林的成长日记》而正式踏入演艺圈，开启了其演员生涯的序幕。次年，他获得了与著名演员李英爱、崔岷植共同合作的机会，参演了由知名导演朴赞郁执导的惊悚题材电影《亲切的金子》，在片中他生动诠释了面包店学徒根植一角，这个角色与女主角金子之间发展出了一段颇为特殊的情感羁绊，其表演获得了业内的关注，并因此成功入围了第四十三届韩国电影大钟奖最佳新人男演员奖项的提名名单。进入二零零六年五月，他在导演柳承莞执导的动作电影《同伙》中亮相，扮演了角色柳承范的少年时期。同年六月，他又参演了一部由吴达秀与韩石圭联袂主演的黑色幽默风格电影《殴打诱发者》，在片中饰演了一名平凡普通的高中生，进一步积累了表演经验。二零零八年四月，一部爱情喜剧题材的电视剧《强敌们》开始播出，他在剧中饰演了女主角车英真的弟弟英久，展现了其角色塑造的多样性。到了同年七月，他与尹尚铉、金宣敬合作，共同主演了一部情景喜剧《可可岛的秘密》，在剧中他扮演了在采购部门利用课余时间勤工俭学的大学生金时厚，其自然活泼的表演为剧集增添了轻松的氛围。二零一一年五月，他参演了由沈恩京与姜素拉主演的喜剧电影《阳光姐妹淘》，在片中饰演了女主角娜美学生时代暗自倾慕的对象韩俊浩，其清新形象令人印象深刻。二零一二年，他与张根硕、林允儿等演员联袂主演了一部浪漫爱情剧《爱情雨》，在剧中他分别饰演了医学院学生李东旭以及怀揣梦想、希望开设俱乐部形式医院的医生李善浩，挑战了一人分饰两角的表演。二零一三年，他与演员金允慧搭档，主演了一部黑色文艺风格电影《少女》，饰演了长期生活在深深自责与内心痛苦之中的少年尹秀，演绎了角色复杂的情感世界。二零一四年三月，他参演了由南宫民、李素妍主演的周末家庭剧《山蒜酱汤：12年后的重逢》，在剧中饰演了一位拥有坚定职业信念与操守的整形外科医生柳俊成。二零一五年，他再次与导演柳承莞合作，参演了由黄政民、刘亚仁领衔主演的动作电影《老手》，在片中饰演了刑警队伍中资历尚浅的年轻刑警尹刑警。直至二零二四年九月十三日，其参演的电影新作《老手2》正式在韩国影院公映，持续活跃于大银幕之上。
在参与电影《殴打诱发者》的拍摄期间，金时厚曾因意外导致鼻梁受伤骨折，然而他并未因此中断或懈怠工作，而是以高度的专业态度坚持完成了所有戏份，其全身心投入的敬业精神甚至不逊于资深前辈，这一表现赢得了整个剧组的广泛赞誉。尤其在该影片中，他所展现出的极具张力的演技爆发力，给观众留下了极为深刻的印象。此外，在爱情题材作品《爱情雨》里，金时厚挑战了一人分饰两角的表演，凭借细腻的情感处理和层次分明的角色刻画，获得了观众的一致好评，也让人们深深记住了那个为爱默默奉献、最终又选择坦然放手的动人形象。通过在多部电影作品中持续呈现精湛而稳定的演技，金时厚逐渐奠定了自己在忠武路实力派演员行列中的地位，其专业能力与艺术表现力备受认可。