2004年,年仅9岁的沈恩京出演电视剧《想结婚的女人》,饰演幼时的“李欣宜”,从此进入演艺圈。
2006年,凭借出演《
黄真伊》获得第7届KBS演技大赏青少年演技赏;2008年,凭借出演《太阳的女子》获得第9届KBS演技大赏青少年演技赏。
2008年至2010年,她以配角的身份出演了多部电影,凭借电影《你好杀人犯》分别获得第47届韩国百想艺术大赏和第47届韩国电影大钟奖最佳新人女演员提名;凭借电影《竞猜王》获得第31届韩国青龙电影奖最佳新人女演员提名;2010年9月,沈恩京赴美国留学。
2011年,沈恩京首次以主角的身份出演《
阳光姐妹淘》,共737万观影人次,位列2011年韩国票房第2位,她也凭借这部电影的演出提名韩国电影大钟奖最佳女主角,但在颁奖礼之前,她的名字在提名名单上被剔除,对此沈恩京在个人推特上表
达了不满,认为评委会取消她的提名是因为她不能出席颁奖礼。当时沈恩京正在美国读高中,无法回国参加颁奖礼。最后沈恩京凭借《浪漫天堂》获得大钟奖最佳女配角奖,由好友千禹熙代领。
2012年,沈恩京利用假期回国出演了《
光海,成为王的男人》;2013年,沈恩京结束在美国的学业,返回韩国,拍摄电影《奇怪的她》。
2014年,沈恩京主演电影《奇怪的她》,电影观影人次突破865万人,成为韩国史上第二卖座的喜剧片;3月19日,凭借此片获得第19届春史电影节最佳女主角奖;5月27日,获得第50届百想艺术大赏电影部门最佳女主角;6月19日,出席第18届富川国际奇幻电影节发布会,接受这届电影节的大使任命;7月17日,获得第18届富川国际奇幻电影节奇幻奖;8月14日,获得第10届堤川国际音乐电影节的演员奖;8月15日,获得第17届韩国电影导演选择奖的最佳女演员;10月3日,获得第23届韩国釜日电影奖最佳女主角;10月13日,主演KBS月火剧《
明日如歌》,饰演天才钢琴少女“薛明日”。
2015年上半年出演惊悚片《等着你》,下半年出演犯罪动作片《
被操纵的城市》,以及古装电影《合婚》,描述男女关系的浪漫历史喜剧。