Vào tháng 2 năm 2008, Kim Ok-bin được công bố là nữ chính của phim điện ảnh "Thirst" của Park Chan-wook, một phần đòi hỏi nhiều cảnh tình cảm với bạn diễn Song Kang-ho. Kim Ok-vin cảm thấy rằng cô đã học được nhiều từ khi làm việc cùng với Song Kang-ho, trong khi Park Chan-wook khen ngợi sự linh hoạt của cô trong việc thể hiện các khía cạnh khác nhau cho nhân vật của mình. "Thirst" đứng đầu phòng vé Hàn Quốc trong tuần lễ khai mạc với hơn một triệu lượt xem và được mời tham dự Liên hoan phim Cannes 2009, nơi nó nhận được Giải thưởng của Ban Giám khảo. Cô cũng là người đồng nhận giải "Nữ diễn viên xuất sắc nhất" tại Liên hoan phim Sitges lần thứ 42 (cùng với nữ diễn viên Elena Anaya cho "Hierro") và nhận được thêm đề cử tại Blue Dragon Film Awards, Green Globe Film Awards và Baeksang Arts Awards.