Saya mau tau 2016–2017: Terobosan dari Shin Hye-sun

Terobosannya datang pada tahun 2016 dengan Five Enough. Perannya mendapatkan popularitas di kalangan pemirsa. Pada tahun yang sama, ia membintangi drama fantasi-romansa The Legend of the Blue Sea.

Pada 2017, ia memainkan peran utama pertamanya dalam sebuah film di A Day. Shin Hye-sun kemudian memainkan tokoh kunci dalam serial thriller kriminal terkenal Stranger. SoonSegera setelah itu, ia mendapatkan peran utama pertamanya dalam sebuah drama televisi dengan drama KBS2's drama My Golden Life. Drama ini menjadi hit besar di Korea Selatan dan melampaui peringkat 40%, menyebabkan peningkatan pengakuan untuknya. Ia menerima banyak tawaran cinta dari industri periklanan dan produser film dan drama.