高我星2005年1月5日,高我星参演由权相佑,金喜善主演的爱情剧《悲伤恋歌》在韩国MBC电视台播出,在剧中饰演女二号金妍珠的少女时期,从而正式出道；4月,主演的电视剧《驿动的心》在韩国MBC电视台播出,在剧中饰演可爱的冒失鬼金宝美。2006年,高我星在奉俊昊执导的电影《汉江怪物》中担任主演,在片中饰演宋康昊的小女儿贤秀,影片上映后票房突破1300万观影人次,她凭借该片获得第27届韩国青龙电影奖最佳女新人奖。2007年,高我星出演由李俊益执导的温情电影《快乐人生》,在片中饰演朱惜。2010年1月,高我星与俞承豪,李玹雨合作出演的漫改校园剧《学习之神》在韩国KBS2电视台播出,在剧中饰演热情执着的高三学生吉草叶。2012年,高我星出演独立电影《二重唱》,在片中饰演南希。2013年,高我星与奉俊昊导演及宋康昊二度合作电影《雪国列车》,在片中饰演尤娜。2014年3月,高我星与金喜爱合作主演由李瀚执导的电影《优雅的谎言》,在片中饰演拥有孤僻性格的大女儿万智；8月,主演惊悚电影《办公室》,在片中饰演故事的中心人物公司实习生李美礼；10月,签约美国好莱坞经纪公司UntitledEntertainment,展开更多的国际活动,签约的契机是《纽约邮报》制作的一期详细介绍高我星的出道经历和作品的特辑。2015年2月,高我星主演由安畔锡执导的电视剧《听到传闻》在韩国SBS电视台播出,在剧中饰演高中生未婚母亲徐春,并凭借该剧获得韩国第51届百想艺术大赏电视类最佳新人女演员奖；4月,与任时完搭档主演电影《想念哥哥》,在片中饰演钢琴老师朴珠美。2016年,高我星出演日本电视剧《深夜食堂第四季》,在剧中饰演在日本工作的韩国人由奈。2017年3月,高我星主演的爱情剧《自体发光办公室》在韩国MBC电视台播出,在剧中饰演家境贫寒的家具公司新人职员殷昊媛；7月,与李政宰,郑雨盛创立的ArtistCompany正式签订专属合约。2020年10月21日,高我星与李絮,朴慧秀共同主演的喜剧片《三振集团英语托业班》上映,在片中饰演三振集团生产管理三部的员工,拥有优秀的业务能力却因高中学历而限制晋升的李子英。2022年1月7日,高我星与任时完,孙贤周共同主演的犯罪动作剧《追踪者》在韩国MBC电视台播出,在剧中饰演拥有出色的直觉及调查能力的税收五局调查官徐惠英；2月18日,继续主演的犯罪动作剧《追踪者第二季》在韩国MBC电视台播出。