2005年1月，在权相佑、金喜善主演的爱情剧《悲伤恋歌》中饰演女二号金妍珠的少女时期正式出道 。4月，在MBC电视剧《驿动的心》中饰演可爱的冒失鬼金宝美。

2006年，在奉俊昊导演的电影《汉江怪物》中担任主演，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 ，高我星凭借该片获得第27届韩国电影青龙奖最佳女新人奖 。

2007年，在李俊益导演的温情电影《快乐人生》中饰演朱惜。

2010年，与俞承豪、李玹雨合作出演电视剧《学习之神》，饰演热情执着的高三学生吉草叶 。

2012年，出演独立电影《二重唱》，饰演南希。

2013年，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，与金喜爱合作主演李瀚导演的电影《优雅的谎言》，饰演万智一角 。8月，主演惊悚电影《办公室》，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，主演安畔锡导演的电视剧《听到传闻》，饰演高中生未婚母亲徐春 ，并凭借该剧获得第51届 韩国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》 ，饰演钢琴老师朴珠美 。

2016年，出演日本电视剧《深夜食堂》 。

2017年3月，主演MBC水木剧《自体发光办公室》，饰演家境贫寒的家具公司新人职员殷昊媛 。与李政宰、郑雨盛创立的ArtistCompany正式签订专属合约 。

高我星在电影《汉江怪物》中已经有了成熟女演员的演技实力（奉俊昊评） ，凭借在《雪国列车》中的表现成为忠武路的蓝筹股，兼具票房号召力和演技实力（1905电影网评） 。她在《听到传闻》中的表演十分自然及真实，展现了相当强的角色魅力，特别是对于情感的把握让人印象深刻（青海卫视评） 。