全智贤本名王智贤，1997年，在真善女子高中读一年级时，经认识的一个做杂志封面模特的姐姐的推荐，被选为时尚杂志《ECOLE》的封面模特，由此出道；随后签约SidusHQ经纪公司，接受了系统的演员训练。
1998年2月1日，搭档金承贤，共同担任SBS电视台音乐节目《人气歌谣》的主持人；同年，与朴信阳、韩在硕、金南珠共同主演了由吴忠禄执导的爱情剧《我心荡漾》，由此进入演艺圈，因导演吴忠禄认为“王智贤”太拗口，在其建议下，改名全智贤。
1999年2月13日，与朴信阳领衔主演的爱情电影《白色情人节》上映，该片为其电影处女作，她凭借该片获得了第35届韩国百想艺术大赏电影类奖项-最佳新人女演员奖；6月16日，与李秉宪、宋承宪、金荷娜联袂出演的家庭情感剧《欢乐时光》首播，全智贤在剧中饰演希望专攻音乐的准大学生“徐允珠”，凭借该角色获得了SBS演技大赏最佳新人奖。
2000年，与李政宰领衔主演了由李铉升执导的爱情电影《触不到的恋人》，全智贤在片中饰演给两年以前的星贤寄信的配音演员“金恩珠”，凭借该角色获得了第38届韩国电影大钟奖最佳女主角奖提名。
2001年，与车太贤联袂主演了由郭在容执导的爱情喜剧片《我的野蛮女友》，全智贤在片中饰演外表清丽脱俗、言行野蛮霸道的“野蛮女友”宋明熙，凭借该角色获得了第39届韩国电影大钟奖最佳女主角奖。
2003年，与朴信阳共同主演了由李秀妍执导的惊悚恐怖电影《四人餐桌》，全智贤在片中饰演丧失幼年记忆的年轻主妇“锦云”。2004年，与张赫领衔主演了由郭在容执导的喜剧电影《野蛮师姐》，全智贤饰演刁蛮刚烈，嫉恶如仇的军装女警“童珍”。
2006年，与郑雨盛、李成宰联合主演了由刘伟强执导的爱情电影《雏菊》，全智贤在片中饰演被警官和杀手同时爱上的年轻画家“惠英”，凭借该角色获得了第43届韩国电影大钟奖最佳女演员提名。
2008年，全智贤搭档黄政民，主演了由郑允哲执导的喜剧电影《曾是超人的男子》，她在片中饰演一个不相信世界上有真情的“内心冰冷荒芜”的职业女强人宋秀晶。
2009年，领衔主演了由克里斯·纳汉执导的动作惊悚电影《小夜刀》，全智贤在片中饰演吸血鬼猎手“小夜”，该片的上映标志着全智贤进军好莱坞的开始。2010年8月，全智贤与Sidus HQ经纪公司解除合约；10月，成立了自己的经纪公司“J&Co.娱乐”。
2011年，与李冰冰、邬君梅、休·杰克曼共同出演了由王颖执导的剧情片《雪花秘扇》，全智贤在片中分饰两角：家道中落，无奈之下只能与屠夫结为夫妻的“雪花”、不爱说话，但心思慎密的“索菲娅”。
2012年，与金允锡、金惠秀、李政宰等联袂出演了由崔东勋执导的犯罪动作片《盗贼同盟》，全智贤在片中饰演威亚高手“耶妮可”，该片最终观影人次达1309万，打破韩国影史观影纪录，全智贤凭借该片获得了第49届韩国百想艺术大赏电影类奖项-最佳女配角及第7届亚洲电影大奖最佳女配角双提名。
2013年1月30日，与河正宇、韩石圭、柳承范联合主演的谍战动作片《柏林》上映，她在片中饰演朝鲜驻德大使馆的翻译官“延贞熙”；12月18日，与金秀贤领衔主演的爱情科幻喜剧《来自星星的你》首播，全智贤在剧中饰演目中无人、冒冒失失的韩流明星“千颂伊”，该剧最高收视率达28.1%，网络最高收视率达73.4%，双双位居韩国2013年迷你剧首位；全智贤凭借该剧获得了第50届韩国百想艺术大赏电视剧部门大赏，以及SBS演技大赏最高大赏。
2015年，与李政宰、河正宇、赵镇雄等共同主演了年代动作电影《暗杀》，全智贤在片中一人分饰两角，分别出演狙击手“安沃允”和富家千金“美津子”；该片最终观影人数达1270万人次，全智贤凭借该片获得了第52届韩国电影大钟奖最佳女主角奖；10月26日，全智贤获得了韩国大众文化艺术奖总统表彰；11月7日，凭借爱情科幻喜剧《来自星星的你》获得了第13届四川电视节长篇电视剧类最佳女演员奖。
2016年11月16日，搭档李敏镐主演的奇幻爱情剧《蓝色大海的传说》首播，全智贤在剧中饰演具有通过身体接触来抹除人类记忆的能力的美人鱼“沈清”。
2019年11月，客串出演Netflix电视剧《王国第二季》的大结局，并在《王国第三季》中作为主要角色出现。