1991년 MBC 드라마 여명의 눈동자에 단역으로 출연하며 연예계에 첫발을 내디뎠고, 1992년 MBC 21기 공채 탤런트로 정식 데뷔했다. 이후 단아한 외모와 우아한 이미지로 주목받으며 배우 활동을 시작했다. 박주미는 1993년부터 2000년까지 아시아나항공 전속 모델로 활동하며 '아시아나 모델'이라는 수식어를 얻었고, 허준, 여인천하, 대왕의 꿈, 옥중화, 내 아이디는 강남미인, 결혼작사 이혼작곡, 아씨 두리안 등 다양한 작품에서 활약했다. 특히 여인천하의 정난정, 결혼작사 이혼작곡의 사피영, 아씨 두리안의 두리안 역을 통해 우아하면서도 강인한 여성상을 설득력 있게 표현하며 큰 사랑을 받았다. 박주미는 세월이 흘러도 변함없는 외모와 안정적인 연기력으로 꾸준히 사랑받는 배우다. 2001년 결혼 후 약 10년간 활동을 중단했지만, 복귀 이후에도 다양한 장르에서 존재감을 보여주며 중견 배우로서 입지를 굳혔다. 단정한 이미지와 섬세한 감정 연기를 바탕으로 사극과 현대극을 넘나들며 폭넓은 연기 스펙트럼을 선보이고 있다. 2023년 아씨두리안에서 두리안 역을 맡았다. 2021년 결혼작사 이혼작곡에서 사피영 역을 맡았다. 2019년 놀면 뭐하니?에 출연했다.