Gw mau tau Produce 101 dan I.O.I dari Kim Se-jeong

Pada bulan Januari 2016, Sejeong mewakili Jellyfish Entertainment bersama rekan trainee-nya, Kim Na Young dan Kang Mi Na untuk berpatisipasi pada acara realitas Produce 101 yang diselenggarakan oleh Mnet. Pada episode pertama, mereka bertiga ditempatkan pada "Grup A". Sejeong memperoleh peringkat pertama di beberapa episode dan mendapatkan julukan "God Sejeong". Ia memperoleh posisi kedua dengan 525.352 suara dan membuatnya terpilih menjadi anggota resmi I.O.I yang debut pada tanggal 4 Mei 2016.