Победительница Открытого чемпионата США 2005, 2009 и 2010, победительница Открытого чемпионата Австралии 2011 года; 4-кратная финалистка турниров Большого Шлема в одиночном разряде.
Победительница Итогового чемпионата WTA 2002, 2003 и 2010 годов.
Победительница Ролан Гаррос 2003 и Уимблдонского турнира 2003 в парном разряде (оба раза в паре с японкой Ай Сугиямой).
Обладательница Кубка Федерации 2001 года в составе сборной Бельгии.
В августе 1997 года, в возрасте 14 лет, сыграла свой первый взрослый турнир, грунтовый 10-тысячник в бельгийском городке Koksijde, одержав победу в двух матчах и дойдя до 1/4 финала. Больше в этом году на взрослом уровне не выступала.
В июле 1998 года, на втором в своей жизни взрослом турнире одержала первую победу в ITF, выиграв грунтовый 10-тысячник в Брюсселе. По ходу турнира Ким уступила только один сет, выбив при этом из розыгрыша вторую и третью сеянных. В финале была обыграна чешка Дениса Соботкова, на тот момент 505-я ракетка мира, 7:6 6:1.
В августе Клейстерс снова выступила на турнире в Koksijde, и на этот раз одержала победу — этот титул стал для неё вторым подряд в рамках ITF-тура. По ходу турнира молодая 15-летняя теннисистка не проиграла ни одного сета, одолев в финале 359-ю ракетку мира испанку Лурдес Домингес-Лино, 6:3 6:4. Впрочем, на 10-тысячнике в Брюсселе, проходившем на следующей неделе, Клейстерс проиграла этой же сопернице уже во втором круге.
В ноябре того же года Ким сыграла 25-тысячник в израильском Рамат Хашароне, где довольно легко прошла квалификацию и добралась до 1/4 финала основной сетки. Именно тогда Клейстерс впервые встретилась со своей соотечественницей и непримиримой в будущем соперницей Жюстин Энен. Первая встреча двух будущих звёзд мирового тенниса закончилась в пользу Энен, 6:1 7:6.
Сезон 1999 года стал первым, который Клейстерс завершила в ранге игрока первой сотни (по итогам года она оказалась 47-й). Именно в этом году она выиграла свой первый турнир WTA.
Ким начала свои выступления в феврале с 10-тысячника в английском Шеффилде, который уверенно выиграла, ни разу не отдав соперницам в сете больше 4-х геймов. Во втором круге была обыграна первая ракетка соревнований южноафриканка Сурина де Бер, 6:3 6:4, а в финале — 315-я ракетка мира голландка Ким де Вейле, 6:3 6:1. Этот титул стал третьим для Ким в рамках соревнований ITF.
В марте Клейстерс заявилась на грунтовый 25-тысячник во французском Реймсе, где не без труда прошла квалификацию. Во втором круге основной сетки бельгийке противостояла 1-я сеянная словачка Катарина Студеникова, на тот момент 104-я ракетка мира. При счёте 2:1 в первом сете в пользу Ким словачка была вынуждена сняться из-за травмы. В итоге Клейстерс дошла до финала, где снова встретилась с Жюстин Энен — и снова ей проиграла, на этот раз со счётом 4:6 4:6.
В апреле Клейстерс дошла до полуфинала грунтового 25-тысячника в португальском Эспиньо, обыграв по ходу 3-ю и 5-ю сеянных итальянку Франческу Лубиани и венгерку Киру Нагы соответственно.
В мае Ким приняла участие в своём первом турнире WTA, который проводился на грунтовых кортах Антверпена. Пройдя квалификацию, где она, в частности, обыграла 104-ю ракетку мира тайку Джанет Ли, Клейстерс вышла в основную сетку. Вслед за этим последовали две её первые победы над игроками первой сотни: 90-й ракеткой мира японкой Михо Саеки в стартовом матче (6:2 6:1) и 82-й ракеткой мира немкой Еленой Вагнер (6:2 6:2). Но в 1/4 финала юная бельгийка уступила первой сеянной и 35-й ракетке планеты Саре Питковски из Франции, 6:3 5:7 1:6.
В июне состоялся дебют Ким Клейстерс на уровне соревнований Большого Шлема — и пришёлся этот дебют на самый престижный теннисный турнир, Уимблдон. Впервые выступавшая (на взрослом уровне) на травяном покрытии бельгийка уверенно прошла три круга квалификации, выйдя в основу соревнования. В первом круге ей противостояла 94-я ракетка мира южноафриканка Джоаннетт Крюгер, которую Клейстерс уверенно победила (6:2 6:3). После этого последовал разгром хозяйки кортов Карен Кросс (6:2 6:0), и бельгийка вышла в третий круг, где её соперницей стала 12-я сеянная и 10-я ракетка мира опытнейшая южноафриканка Аманда Кётцер. Но несмотря на то обстоятельство, что это была её первая встреча с игроком десятки, 16-летняя Ким нисколько не стушевалась и достаточно легко победила именитую теннисистку — 6:2 6:4. О Клейстерс заговорили как о восходящей звезде, и в этом отношении её следующий матч 1/8 финала против великой Штеффи Граф, которая находилась на излёте своей карьеры, рассматривался как возможная «смена караула». Однако особой борьбы в этой встрече не получилось, немка выиграла два сета с одинаковым счётом 6:2, показав, что Ким на тот момент ещё не была готова к большим достижениям. Тем не менее проход в 4 круг из квалификации на дебютном своём турнире Большого Шлема обеспечил бельгийке хорошую прессу и множество авансов, которые она во многом оправдала. После этого турнира Ким впервые вошла в первую сотню рейтинга, став 95ой.
В августе 1999 года Клейстерс неудачно выступила на втором в своей карьере турнире WTA — в бельгийском Нок-Хейсте она проиграла в первом же круге 3-ей сеянной и 46-й ракетке мира словачке Карине Хабсудовой, 4:6 0:6. Но вслед за этим последовал дебют Ким на четвёртом турнире Большого Шлема — Открытом чемпионате США. На этот раз ей не пришлось уже проходить квалификацию. В первых двух кругах бельгийке достались соперницы, не входившие в первую сотню, и победы над немкой Анкой Барна и чешкой Адрианой Джерси были достигнуты сравнительно легко. В третьем круге состоялся матч двух молодых звёзд — противостояла Клейстерс 7-я сеянная и 6-я ракетка мира Серена Уильямс. Чернокожая американка считалась фаворитом, однако Ким сумела навязать ей ожесточённую борьбу, и даже была в одном гейме от победы: в третьем сете она вела со счётом 5:3, однако в итоге чуть больший опыт и активная атакующая игра склонили чашу весов в пользу Уильямс, которая в итоге победила 4:6 6:2 7:5, — а вслед за тем выиграла и весь турнир.
В мае 2007 года объявила о своём уходе из тенниса.
27 февраля 2008 года родила дочь, которую назвали Джадой.
26 марта 2009 года Клейстерс объявила о своем возвращении в большой спорт. Первый матч прошёл 11 августа 2009 года, он состоялся на турнире WTA в Цинциннати против француженки Марион Бартоли. Тот матч Ким выиграла в двух сетах со счётом 6-4 6-3.
Всего лишь через месяц после своего возвращения, 13 сентября 2009 года, в финале открытого чемпионата США Ким выиграла у датской теннисистки Каролины Возняцки 7-5 6-3 и во второй раз в карьере стала победительницей турнира Большого Шлема в одиночном разряде. Кроме того, Ким стала первой с 1980 года теннисисткой, родившей ребёнка, и после этого победившей на турнире Большого Шлема в одиночном разряде. На Уимблдоне-1980 это удалось знаменитой австралийке Ивонн Гулагонг-Коули.
В 2010 году отстояла титул на Открытом чемпионате США победив Веру Звонареву 6-2 6-1, и выиграла Итоговый чемпионат WTA, одержав победу в финале над Каролиной Возняцки 6-3 5-7 6-3.
Очередной сезон Клейстерс начала с финала в Сиднее, где проиграла Ли На в двух сетах 7-6(3) 6-3, ведя изначально в первом сете 5-0. Спустя две недели Ким взяла реванш у китайской теннисистки, выиграв финал Открытого чемпионата Австралии 3-6 6-3 6-3. Эта победа стала 4-й для бельгийки на турнирах Большого Шлема.
Благодаря победе на Australian Open Клейстерс довела общую сумму заработанных ею за карьеру призовых до 23 686 916 долларов, в результате чего она переместилась по этому показателю с 6-го места на 3-е, обойдя Мартину Навратилову, Штеффи Граф и Линдсей Дэвенпорт.
За день до финала Австралийского чемпионата Ким Клейстерс объявила, что планирует завершить свою теннисную карьеру в этом сезоне.
Победа на Открытом чемпионате Австралии позволила Ким переместиться с 3-го на 2-е место рейтинга. После успешного выступления в Кубке Федерации, где Клейстерс помогла своей сборной выйти в полуфинал, бельгийка приняла участие в турнире Open GDF Suez в Париже. Уже после двух выигранных матчей Ким Клейстерс набрала достаточно очков, чтобы обойти в рейтинге Каролину Возняцки и вновь стать 1-й ракеткой мира (впервые после своего возвращения в WTA-тур), спустя 256 недель после предыдущего пребывания на первой позиции рейтинга. Клейстерс стала первой теннисисткой, сумевшей подняться на 1-ю строчку рейтинга после рождения ребёнка. Однако после полученной в апреле травмы выступления Ким были неудачны — на тех немногих турнирах, где выступала Клейстерс (Ролан-Гаросс, Хертогенбосх, Торонто), она не доходила до третьего круга.
Так и не набрав ценных очков до конца сезона, Клейстерс оказалась вне первой десятки рейтинга. Тем не менее, она решила отменить своё решение об окончании карьеры в 2011 году. В октябре она объявила, что готовится к играм следующего года и начнёт новый сезон с выступления на турнире в Брисбене.
На турнире в Брисбене дошла до полуфинала, где выиграла у Гантуховой первый сет, а во втором снялась с матча из-за небольшой травмы левого бедра. На Australian Open во время матча 4-го круга против На Ли посреди первого сета Ким неудачно ступила на левую ногу, повредив голеностоп. На ногу была наложена фиксирующая повязка, и Ким продолжила матч, но менее активно передвигалась по корту и проиграла первую партию. Тем не менее ей удалось взять следующий сет на тай-брейке, отыграв у китаянки 4 матчбола подряд. Клейстерс выиграла этот матч 4-6 7-66 6-4, а в следующем круге обыграла действующую первую ракетку Каролин Возняцки 6-3 7-64. Но повторить прошлогодний успех бельгийке не дала Виктория Азаренко, которая обыграла её в полуфинале 6-4 1-6 6-3, а затем выиграла финал, став новой первой ракеткой мира.
Бельгийский союз спортивных журналистов избирал Клейстерс спортсменкой года в 1999, 2000, 2001, 2002, 2005, 2009 и 2010 годах. В 2001 она вместе с Жюстин Энен была награждена Национальным призом за заслуги в спорте. В 2003 году стала кавалером Большого Креста Ордена Короны.