1998年、ファッションモデルとしてデビュー。母親は女優のキム・ファヨン。 韓国で高い評価を得ているTVシリーズ「スクール」で注目を集めるようになる。映画初主演となったブラックコメディ『吠える犬は泣かない』では、ノーメイクでスクリーンに登場した。第21回ブルードラゴン賞（韓国のゴールデングローブ賞）で新人女優賞を受賞したドゥナは、迷子の犬を探す借主を助ける若い女性を重厚かつ生き生きと演じ、批評家の人気を博した。
1999年に公開された「Plum Blosson」では、より女性的で「普通」のキャラクターを演じた後、批評家から高い評価を得た「Take Care of My Cat」で、再び家族や男性から独立したキャラクターを演じました。この作品でペ・ドゥナは、第9回春沙映画芸術映画祭、第38回百想芸術大賞、韓国映画評論家賞の3部門で主演女優賞を受賞した。
休みの日には写真を撮り、オフィシャルブログや写真集でその写真を見ることができる。2004年、『サンデー・ソウル』（同名の映画とは別物）の制作で、ついに劇場に足を踏み入れる。この作品は、彼女が以前仕事をしたことのあるパク・チャンウクが共同脚本を手がけたものである。2005年には日本映画『リンダ リンダ リンダ』に出演し、2006年には韓国映画史上最高の興行収入を記録した『ホスト』でポン・ジュノと再共演した。2009年には、日本の是枝裕和監督の『空気人形』に出演し、魂が芽生え、恋に落ちるというストーリーに挑戦している。
ウォシャウスキー姉妹監督の『クラウドアトラス』のオーディションに合格し、ハリウッドデビューを果たした。2014年に映画『A Girl At My Door』で韓国に戻ったものの、再びウォシャウスキー姉妹にスカウトされ、彼らの映画『Jupiter Ascending』やウェブ番組『Sense8』に出演している。最新作はチョ・スンウと共演した『ストレンジャー』で、優しくて正義感のある知的な女性警察官を演じた。
ウォシャウスキー姉妹らが監督を務めるNetflixオリジナルシリーズ『Sense8』では主演を務めた。
