Erste internationale Erfahrungen sammelte Kim Deok-hyeon bei den Juniorenweltmeisterschaften 2004 in Grosetto, bei denen er sowohl im Weit- als auch im Dreisprung in der Qualifikation ausschied. Im Jahr darauf gewann er mit 16,78 m die Bronzemedaille im Dreisprung bei den Asienmeisterschaften im heimischen Incheon und siegte mit 16,79 m auch bei den Ostasienspielen in Macau. 2006 nahm er an den Hallenweltmeisterschaften in Moskau teil und schied dort mit 15,99 m in der Qualifikation aus. Im Dezember erfolgte die erste Teilnahme an den Asienspielen in Doha, bei denen er mit 16,87 m ebenfalls die Bronzemedaille hinter dem Chinesen Li Yanxi und Roman Walijew aus Kasachstan gewann. 2007 gewann er Silber mit 17,00 m bei den Asienmeisterschaften in Amman hinter dem Inder Renjith Maheswary. Anschließend siegte er bei der Sommer-Universiade in Bangkok mit 17,02 m und qualifizierte sich für die Weltmeisterschaften in Osaka, bei denen er mit 16,71 m im Finale Rang neun belegte. 2008 nahm er erstmals an den Olympischen Spielen in Peking teil und schied dort mit 16,88 m in der Qualifikation aus.