En 1999, Kim Nam-gil commence sa carrière d’acteur, à la télévision, avec un rôle mineur dans la série School 1[1]. Quatre ans plus tard, en 2003, il se présente à l'Audition des talents, que la chaîne MBC effectue chaque année, avant d'apparaître dans de différents petits rôles dans des séries telles que Be Strong, Geum-soon! (2005)[2]. Au cours de cette période, il utilise le nom de Lee Han afin d’éviter la confusion avec un autre acteur sud-coréen, lui-même, nommé Kang Nam-gil(en)[3]. Les années suivantes, il aborde des rôles secondaires dans les séries, entre autres, Goodbye Solo (2006), Lovers (2006) et When Spring Comes (2007)[4].
En 2004, il commence sa carrière au grand écran dans le film de gangsters Low Life.
En 2006, il joue un homosexuel dans le film indépendant No Regret qui comprend plusieurs scènes de sexe gay[5]. Le film est applaudi par la critique, a fait le tour des festivals et est présenté, entre autres, à la Berlinale en 2007.
En 2008, il est choisi pour le film Public Enemy Returns, aux côtés de l’acteur Jung Jae-young[6]. Outre l’influence du réalisateur Kang Woo-Suk, il cesse d'utiliser son surnom Lee-Han — contre l'avis de son agent et manager[3] — pour reprendre son nom réel[7]. Plus tard, cette année, il joue son premier rôle principal dans le film commercial Portrait of a Beauty[8]. Bien que sa co-star Kim Min-Sun ait attirée l’attention dans ce film érotique, la performance de Kim Nam-Gil n’est pas pour autant passée inaperçue[9].
Révélation
En 2009, Kim Nam-gil auditionne pour l’un des personnages principaux dans la série historique Queen Seondeok, un rôle qui a vite changé sa vie : elle devient l'une des séries télévisées ayant battu tous les records de popularité dans les annales de la télévision publique, atteignant un maximum supérieur à 40 %[10] et permettant à l'acteur se faire un nom[11]. Concernant le rôle de l’espiègle Bidam, il dit avoir été inspiré de plusieurs personnages du manhwa comme Han Bi-Kwang dans The Ruler of the Land, Miyamoto Musashi dans Vagabond et Kang Baek-Ho dans Slam Dunk. Les scénaristes ont réécrit le script afin de répondre à la popularité de Bidam auprès de l’audience, donnant au personnage plus de temps d’écran pour parfaire la romance avec Seondeok, jusqu’à ce qu’un deuxième personnage masculin qui fasse son apparition[12],[13],[14]. Malgré une blessure à cheval durant le tournage et une hospitalisation due à la grippe H1N1[15], la carrière de l’acteur n'est pas entachée par ces deux incidents. Il gagne plusieurs récompenses pour sa performance au sein de la série, voit son fan-club s’étendre au niveau international[16],[17].
En 2010, il tient le rôle d’un antihéros dans Bad Guy, un mélodramesombre sur la vengeance, les ambitions et un amour fatal[18],[19],[20],[21],[22]. Au milieu du tournage, il reçoit une convocation de service militaire obligatoire[23] : il demande de repousser son passage, mais sa demande lui est refusée[24]. Il joue alors tant qu'il peut, avant de rentrer dans l’armée deux jours plus tard, le . Il suit une formation de base pendant quatre semaines à Nonsan et se sert comme employé de la fonction publique fédérale pendant deux ans[25].
Même année, il apparaît dans le film indépendant Pokpungjoenya qui a, avant tout, rencontré des difficultés à acquérir une projection en salle, mais, avec la popularité de la série Queen Seondeok et celle de l'acteur en 2009, le film a pu sortir dans les salles[3],[26].
Après son service militaire en 2012[27], il produit le film Ensemble, un mockumentary musical qui est présenté en avant-première au Jecheon International Music & Film Festival[28]. Il est également l'une des quatre célébrités à avoir réalisé, en 2013, un court métrage, avec un smartphoneSamsung Galaxy S4, sur le thème « Meet a Life Companion » ; le titre étant Hello, Mom dépeignait l'amour entre une mère et sa fille et évoquait la sensation chaleureuse d'un film analogique[29]. Ceci est suivi par le film d'aventure The Pirates (2014), le réunissant avec Son Ye-jin[30].
En 2013, il fait son retour à la télévision, avec la série Shark[31],[32].
En 2016, il joue dans le film catastrophe Pandora.
En 2017, il joue dans la série médicale Live Up to Your Name[33].
En 2019, il incarne un prêtre dans la série policière comique The Fiery Priest[34]. C’est la première série à être bien reçue par les téléspectateurs, atteignant rapidement une audience de 22 %[35]. Il gagne le prix du meilleur acteur dans la cérémonie des Baeksang Arts Awards, ainsi que huit prix pour sa performance, dont le grand prix à la cérémonie des SBS Drama Awards.
En 2012, Nam-Gil publie un livre Way Back to the Road, relatant ses mémoires des deux dernières années, avec des photos prises par lui-même. Il contient également des paysages de Nouvelle-Zélande capturés par le photographe Cho Nam-ryong, et des contributions de l'écrivain Lee Yoon-chul[41].