และหลังจากนั้นในปี 2012 คิมซูฮยอน ได้รับบทนำเต็มตัวในซีรีส์ The Moon That Embraces The Sun ซีรีส์แนวพีเรียดอิงประวัติศาสตร์เรื่องดังที่ประกบนักแสดงสาวรุ่นพี่ ฮันกาอิน ที่ได้รับความนิยมสุดขีด โชว์ความสามารถทางการแสดงที่พัฒนาอย่างต่อเนื่อง แบบน้ำตาสั่งได้จนคนอินตามทั้งบ้านทั้งเมือง ซึ่งเรื่องนี้ทำเรตติ้งสูงมากจนทำให้คิมซูฮยอนก้าวขึ้นเป็นนักแสดงชายที่ค่าตัวสูงในตอนนั้น และคว้ารางวัลได้หลายเวทีจากเรื่องนี้ ส่งผลให้คิมซูฮยอนได้รับงานพรีเซนเตอร์เพียบจนกลายเป็นเจ้าพ่อพรีเซนเตอร์ไปเลย
คิมซูฮยอน มีผลงานที่โด่งดังอีกเรื่องก็คือ You Who Came from the Stars (ยัยตัวร้ายกับนายต่างดาว) เมื่อปี 2014 ประกบนางเอกซุปตาร์ของเกาหลีอย่าง จอนจีฮยอน (จวนจีฮุน) บทบาทมนุษย์ต่างดาวสุดหล่อ โทมินจุน ที่เรื่องนี้ทำให้เขาโด่งดังเป็นพลุแตกซีรีส์เรื่องนี้ทำเรตติ้งสูงมาก ความดังของซีรีส์เรื่องนี้ถูกนำไปฉายที่ประเทศจีนผ่าน iQiYi มีผู้เข้าชมสูงกว่า 2 พันล้านคน และในปีนั้นคิมซูฮยอนยังเป็นหนึ่งในนักแสดงที่ได้รับเชิญเข้าร่วมพิธีเปิดการแข่งขัน เอเชียนเกมส์ 2014 ณ เมืองอินชอน ประเทศเกาหลีใต้อีกด้วย
เมื่อถึงช่วงเวลาที่ต้องเข้ารับใช้ชาติเป็นเวลา 2 ปี จะเป็นช่วงชี้ชะตาคนดังหลายคน ซึ่ง คิมซูฮยอน เข้ากรมรับใช้ชาติในช่วงเวลาที่เขามีชื่อเสียงโด่งดังมากๆ ในปี 2017 และปลดประจำการในปี 2019 ผลงานหลังรับใช้ชาติคือซีรีส์ It’s Okay to Not Be Okay และทำให้คิมซูฮยอนกลับมาสู่ความนิยมเดิมเหมือนเดิม จากการรับบทบาทในเรื่องนี้เขาได้ค่าตัวจากการแสดงซีรีส์ตอนละ 423,000 เหรียญสหรัฐ หรือราวๆ 14.8 ล้านบาทต่อตอนเลยทีเดียว
“สวัสดี นี่คือ GOLD MEDALIST เราขอออกแถลงการณ์อย่างเป็นทางการเกี่ยวกับการออกอากาศทาง YouTube โดย Garosero Research Institute เกี่ยวกับนักแสดงคิมซูฮยอน
ข้อกล่าวหาทั้งหมดที่ Garosero Research Institute อ้างเกี่ยวกับคิมซูฮยอนผ่านการออกอากาศทาง YouTube นั้นเป็นเท็จ นอกจากนี้ พวกเขายังอ้างว่าคิมซูฮยอนมีความสัมพันธ์กับคิมแซรนผู้ล่วงลับตั้งแต่เธออายุ 15 ปี
รวมทั้งบริษัทเข้าไปจัดการสถานการณ์ไม่ถูกต้องหลังจากเหตุการณ์เมาแล้วขับของเธอ ข้อกล่าวหาอันเป็นปฏิปักษ์เหล่านี้ต่อบริษัทและคิมซูฮยอนไม่เป็นความจริงและไม่สามารถยอมรับได้ ในขณะนี้ เรากำลังพิจารณาดำเนินคดีทางกฎหมายที่รุนแรงที่สุดกับ Garosero Research Institute ในข้อหาเผยแพร่ข้อมูลเท็จ
– สำหรับวอนบินและคิมแซรนเคยร่วมงานกันเมื่อปี 2010 ในภาพยนตร์เรื่อง The Man from Nowhere ขณะที่คิมแซรนยังเป็นเพียงนักเรียนประถมศึกษาตอนต้น ซึ่งทั้งคู่สนิทกันมาก อีกทั้งในวันไว้อาลัยคิมแซรน วอนบินได้เดินทางมาร่วมไว้อาลัย เจ้าตัวน้ำตาร่วงก่อนเข้างาน จนต้องใช้แขนเสื้อซับน้ำตา และมีสีหน้าเศร้าเสียใจอย่างเห็นได้ชัด