裴斗娜图册11999年,裴斗娜在街上闲逛时被服装公司的制作人发掘,从平面模特儿到拍摄电视广告,演出戏剧及主持广播节目。早在裴斗娜出道初期,还是服装杂志的专属模特时,曾被导演王家卫看中并力邀她到香港演艺圈发展,但她以时机不成熟为由而婉拒了。
裴斗娜早期1999年,裴斗娜被KBS电视台选定出演首部电视剧《学校》,凭借该剧获得新秀奖。2000年,裴斗娜主演奉俊昊执导的喜剧片《绑架门口狗》,凭借该片获得韩国青龙奖最佳新人女演员奖。2001年,裴斗娜出演由郑在恩执导的青春片《猫咪少女》,饰演和周围人格格不入的可爱梦想家“太熙”一角,凭借该片获得韩国最佳女性电影人大奖最佳演技奖,第21届韩国影评人协会奖最佳女演员奖和第38届百想艺术大奖最佳女演员奖等；同年,与金来沅合作主演爱情伦理片《青春》,饰演单纯直率,敢爱敢恨的护士“珍妮”一角,并奉献了大尺度演出。2002年,裴斗娜主演动作惊悚片《地铁危机》,饰演一个在地铁站以扒窃别人身上财物为生的小偷“仁静”一角,该片以汉城地下铁作故事背景；同年,出演由朴赞郁执导的犯罪片《我要复仇》,饰演一个迫于极端的困境而伤害自己恋人的女孩。2003年,裴斗娜主演爱情喜剧片《恋恋春熊》,剧中裴斗娜穿上校服,与男主角展开一段纯纯的校园恋情。2005年,裴斗娜参演由李大荣执导的《加油！金顺》,饰演一个独立坚强的家庭主妇,首次出演年轻妈咪的形象；同年,作为特邀演员,加盟日本影业公司投拍的山下敦弘执导的青春校园片《琳达琳达》,以27岁的年纪出演高中生,饰演高校乐队的主唱,来自韩国的留学生“宋”一角。2006年,裴斗娜与宋康昊合作主演科幻片《汉江怪物》,扮演男主的妹妹射击运动员“南珠”一角,凭借该片获得韩国电影青龙奖的“最佳女配角”提名。为了更贴近该角色,裴斗娜花了三个月的时间练习射箭技术,所有射箭场面她都亲身上阵；同年,裴斗娜主演OCN爱情剧《有一天》,饰演在日本的侨胞女漫画家“山口花”一角。2007年,裴斗娜主演SBS电视剧《遇见完美邻居的方法》,饰演过着平凡人生,但为人亲切热心的J建设公司秘书郑允熙。时尚画报2009年,裴斗娜与ARATA,板尾创路合作主演由是枝裕和执导的漫改爱情科幻片《空气人偶》,饰演没有思想,长相可爱的充气娃娃,凭借该片获得日本奥斯卡优秀女主演奖提名；同年,裴斗娜出版了在伦敦亲自拍摄的相片和旅行所感在内的旅行摄影集《娜的伦敦之行》。2010年,裴斗娜与金秀路合作主演由柳贤基执导KBS喜剧《学习之神》,饰演英语老师“韩秀晶”一角。2012年,裴斗娜与汤姆·汉克斯,哈莉·贝瑞,休·格兰特出演改编自大卫·米切尔的同名畅销小说的科幻片《云图》,首次挑战一人分饰两角,分别饰演2144年首尔的克隆人和19世纪的美国人,影片讲述了从19世纪太平洋开始到文明毁灭后的未来世界里,各时代和场景下的6个故事；5月,与河智苑合作主演体育励志片《朝韩梦之队》,饰演朝鲜队的女乒选手“李粉姬”一角,该片讲述了韩国与朝鲜的国家代表经历46日,由对立,矛盾的立场逐渐成为“Korea”团队的辛酸感人故事。2014年5月,裴斗娜主演剧情片《道熙呀》,饰演在偏远海港小镇任职的派出所所长李英男,凭借该片获得第9届亚洲电影大奖最佳女演员奖,第20届春史电影节最佳女主角奖和第23届中国金鸡百花电影节最受观众喜爱的外国女演员奖。2015年2月,裴斗娜主演美国科幻片《木星上行》,饰演Razo,这也是继科幻片《云图》之后再度与导演沃卓斯基姐弟合作；6月,主演美国科幻剧集《超感猎杀》,饰演精通各种格斗术的企业副总裁,为保护家族名声替亏空公款的弟弟顶罪而入狱“善Sun”一角。2016年,裴斗娜继续主演美国科幻剧集《超感猎杀第二季》；8月10日,与河正宇合作主演的灾难片《隧道》上映,饰演男主李正洙的妻子“世贤”一角。2017年6月,裴斗娜与曹承佑合作主演tvN犯罪悬疑《秘密森林》,饰演充满正义感的女警“韩汝真”一角。2018年10月,裴斗娜与车太铉合作主演KBS月火剧《最完美的离婚》,饰演随性生活的妻子“姜辉璐”一角；12月,与宋康昊合作主演犯罪片《麻药王》上映,饰演美艳说客“金静雅”一角。2019年1月,裴斗娜与朱智勋合作主演Netflix古装僵尸惊悚剧《王国》,饰演协助世子调查神秘疫病的医女“徐菲”一角。2020年3月,裴斗娜继续主演Netflix古装僵尸惊悚剧《王国第二季》；8月,与曹承佑主演的电视剧《秘密森林2》在tvN播出。9月8日,Netflix原创韩剧《寂静的大海》发布剧本围读照,演员裴斗娜等确认主演该剧。2021年12月24日；主演的剧集《寂静的大海》上线Netflix。2022年4月11日,韩联社报道,裴斗娜主演的电影《中间人》将于6月在韩上映；6月,参演电影《掮客》上映。2023年3月,与GoodmanStory签订经纪合约；12月22日,主演的奇幻冒险片《反叛之月》上线。
裴斗娜裴斗娜出道后显露出与其他新人不同的特质,在摄像机面前她一点都不紧张,表演真实自然,毫不夸张。她的性格沉静且特立独行,电影作品类型多样,勇于突破和挑战自己的戏路,甚至一些裸露场面也毫不避讳。在韩国影视圈,走“另类”路线的裴斗娜绝对算不上是美女,但她那长得像顽童一样的模样,说话直截了当的风格,反而在众女星中凸显了她的独特。古灵精怪的个性和另人琢磨不定的接片原则,裴斗娜和众多看上去都很类似的韩国美女完全不同。没有票房热门作品,不是典型美女,但优秀的电影剧本却能源源不断地进入她的手中,而且也是朴赞郁,奉俊昊,金知云等导演最喜欢的女演员之一。。