Il est surtout connu pour incarner Jin-Soo Kwon dans le feuilleton télévisé Lost : Les Disparus et Chin Ho Kelly dans Hawaii 5-0. Il a tenu un des rôles principaux de la série 2267, ultime croisade qui est une suite de Babylon 5.
Daniel a aussi obtenu des rôles dans les films Hulk, Spider-Man 2, dans le feuilleton télévisé 24 heures chrono, mais également dans de nombreuses séries télévisées telles que Angel, Charmed, The Shield, Urgences, Le Caméléon, etc.
Il est également la voix du ninja Rikimaru dans le troisième volet de la série de jeux vidéo Tenchu.
En 2006, Dae Kim prête sa voix au personnage de Johnny Gat dans le jeu vidéo Saints Row. Il fait aussi sa voix dans Saints Row 2 (2008), Saints Row: The Third (2011), Saints Row IV (2013), Saints Row: Gat out of Hell (2015) et Agents of Mayhem (2017).
En 2010, Daniel Dae Kim est l’un des personnages principaux de la série Hawaii Five-0, remake de Hawaï police d’État. Le 30 juin 2017, son départ est annoncé en même temps que celui de sa partenaire Grace Park (Kono Kalakaua), suite aux refus de la production d'aligner leurs salaires à ceux de Alex O'Loughlin (Steve (Steven) McGarrett) et Scott Caan (Daniel «Danny/Danno» Williams).
En 2015, il fait une apparition dans Divergente 2 : L'Insurrection où il joue Jack Kang, rôle qu'il reprendra l'année suivante dans Divergente 3 : Au-delà du mur.
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