Başarısının doruğuna 2007'de Lee Chang-dong'un "Secret Sunshine" adlı filmindeki rolü ile ulaşmıştır. Her ne kadar prömiyeri Cannes Film Festivali'nde yapılan film uluslararası eleştirmenlerden oldukça farklı eleştiriler aldıysa da Jeon'un performansı genel olarak takdir görmüş ve 2007 Cannes Film Festivali'nde "En İyi Kadın Oyuncu" ödülünü kazanarak Cannes'da ödül alan ilk Koreli oyuncu olmuştur.