Po latach służby w jednostkach specjalnych Kim postanowił zostać lekarzem. Zainspirowali go medycy, którzy uratowali życie jego przyjaciołom. Ukończył prestiżową Harvard Medical School, a następnie rozpoczął specjalizację w Bostonie.

Wtedy jego kariera przybrała kolejny, zupełnie nieoczekiwany obrót. NASA wybrała go spośród tysięcy kandydatów do elitarnej grupy przyszłych astronautów.

Przez dwa lata przechodził intensywne szkolenie obejmujące obsługę systemów stacji kosmicznej, robotykę, techniki przetrwania, spacery kosmiczne, loty szkoleniowe samolotami T-38 oraz naukę języka rosyjskiego.

W 2025 roku Kim wreszcie poleciał w kosmos! Spędził 245 dni na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), okrążając w tym czasie Ziemię aż 3920 razy.

W sierpniu 2026 roku, po niemal dekadzie pracy w NASA, zakończył karierę astronauty i postanowił kontynuować służbę wojskową w amerykańskiej marynarce wojennej w stopniu komandora podporucznika