2001年，黄正音与朴秀珍，亚由美，陆慧胜四人各自接受在韩国的试听后被经纪公司选中，于年底被组合在一起并且进行了为期半年的训练。2002年3月，四人组成女子组合Sugar。2004年，退出组合，正式单飞。

2005年7月，黄正音首次参演爱情剧《露露公主》，踏入影视圈。同年作为固定嘉宾参加综艺节目《情书》。2007年9月，参演周末剧《冬候鸟》。2008年7月，参演轻喜剧《18岁未婚妈妈的秘密》，饰演性格叛逆的“罗惠贞”一角。

2009年5月，与金勇俊作为固定嘉宾参加综艺节目《我们结婚了》。9月参演家庭喜剧《穿透屋顶的high kick》，获得第46届韩国百想艺术大赏女新人奖。

2010年5月，参演韩国SBS电视台创社20年台庆剧《巨人》，该剧最高收视率为38.2% 。凭借“李美珠”一角黄正音获得SBS演技大赏新人奖。7月在恐怖片《考死2》中饰演一名实习老师 。同年被选为音乐专辑《恋歌2010》的封面模特。9月发行首张SOLO单曲《N-Time》。

2011年4月，黄正音与金载沅主演周末剧《你能听到我的心吗》，并且凭借“奉宥利”一角获得MBC演技大赏女子优秀演技奖。2012年7月，与李善均主演医疗剧《Golden Time》。10月主演改编自同名漫画的爱情剧《浪漫满屋2》，饰演“张满屋”一角。

2013年2月，黄正音主演周末剧《钱的化身》，饰演钱庄老板女儿“卜在仁”一角。9月携手池晟主演爱情剧《秘密》，该剧连续多周蝉联同档收视榜首。年末凭借“姜瑜晶”一角获得KBS演技大赏最优秀演技奖以及最佳荧幕情侣奖。

2014年6月，主演周末剧《无尽的爱》，该剧主要讲述大恐慌时期年轻人的事业和爱情故事。8月结束与前所属社的合约，与C-jeS Entertainment签订专属合约。年末获得SBS演技大赏最优秀演技奖和十大明星奖。

2015年1月，再次搭档池晟主演爱情剧《Kill Me Heal Me》，饰演精神健康医学科实习医生“吴悧珍”一角。凭借此角色黄正音获得第10届首尔国际电视节韩流电视剧最佳女演员。9月主演的喜剧片《猪一样的女子》正式上映。同时与朴叙俊主演爱情剧《她很漂亮》，饰演一名外貌突然逆变的女子。

2016年5月，与柳俊烈、李洙赫主演爱情剧《好运罗曼史》，饰演迷信的女子“申宝妮”一角。10月获得第7届韩国大众文化艺术奖总理表彰奖。

2018年5月，搭档南宫珉主演爱情剧《勋男正音》，该剧主要讲述非恋爱主义者和恋爱放弃者相遇后，帮忙各种不适合恋爱的人们恋爱，并逐步接近真正的爱情的故事。

2019年，确认搭档陆星材主演爱情剧《双甲路边摊》，饰演双室小吃摊的老板娘。