2016年1月，以JellyFish Entertainment練習生身份參加選秀節目《PRODUCE 101》；4月1日，以52萬多票於《PRODUCE 101》獲得第2名，成為限定組合I.O.I成員並在組合擔當主唱，以該組合成員身份進行為期1年的活動；4月5日，隨I.O.I發布首支單曲《CRUSH》並通過線上音源網站發布出道先行單曲的完整版音源和MV；4月21日，擔任KBS2TV綜藝節目《歡迎Show》的固定成員；5月4日，隨I.O.I發布首張迷你專輯《Chrysalis》；5月5日，隨I.O.I通過Mnet音樂節目《M! Countdown》帶來首個正式出道舞台；5月20日，隨I.O.I出演KBS音樂節目《音樂銀行》；5月22日，隨I.O.I出席第12屆亞洲模特盛典的頒獎典禮，獲得歌手部門新人獎；6月2日，隨I.O.I出席於巴黎舉行的“KCON”演唱會；6月7日，加入Jellyfish娛樂推出的女子組合gugudan；6月28日，隨gugudan發行首張迷你專輯《Act.1 The Little Mermaid》，主打曲為《Wonderland》；10月，客串根據趙石同名網路漫畫改編的親情劇《心裡的聲音》；11月23日，金世正發行個人首支solo單曲《花路》；10月17日，隨I.O.I公開了第二張迷你專輯《miss me?》，主打歌是《Very Very Very》，而主打歌音源在公開後便登上了genie、Naver Music、Mnet等七個榜單的榜首；12月02日，隨I.O.I出席第18屆Mnet亞洲音樂大獎獲得女子新人獎。
2017年1月5日，為愛情劇《藍色大海的傳說》演唱OST歌曲《萬一》；1月14日，隨I.O.I獲得第31屆金唱片大賞唱片部門女子新人獎；1月18日，隨I.O.I組合發布單曲《陣雨》，該歌曲是限定組合I.O.I為期一年活動的最後一首歌曲；2月28日，隨gugudan發布第二張迷你專輯《Act.2 Narcissus》，主打歌是《像我一樣的孩子》，正式回歸；6月，與金正賢、張東潤等合作主演青春校園劇《學校2017》，在劇中飾演充滿健康能量的大學生羅恩好；7月，隨gugudan為電視劇《學校2017》演唱首支OST《相信這個瞬間》；9月20日，隨gugudan出席第1屆SORIBADA最佳音樂大獎的頒獎典禮，獲得新韓流Performance賞；10月，與NCT成員金道英合作演唱的歌曲《星光綻放時》發布；11月8日，隨gugudan發布迷你專輯《Act.3 Chococo Factory》，主打歌是《Chococo》；11月15日，隨gugudan出席第2屆Asia Artist Awards的頒獎典禮，獲得Rising Star賞；11月29日，金世正憑藉歌曲《花路》，獲得第19屆Mnet亞洲音樂大獎最佳歌唱表演女歌手獎12月，金世正不但在SBS演藝大賞頒獎典禮上獲得了最佳挑戰賞，還在KBS演技大賞頒獎典禮上獲得了女子新人演技賞。
