1999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。

演艺经历

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。

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。  

个人生活

家庭背景

裴斗娜的父亲担任韩国大型健康食品公司的副社长，公司的营业额一年约人民币70亿。裴斗娜还有位曾是舞台剧女演员的妈妈，妈妈金英花系出名门，大学毕业于千金名门学府梨花大学，34岁才开始出道成为舞台剧女演员。

感情生活

2002年，裴斗娜在拍摄《我要复仇》时，与男主角申河均弄假成真，这也是裴斗娜的初恋。2004年，由于裴斗娜与申河均都忙于工作，聚少离多而画上句号   。