Como modelo, apareció en revistas como Elle, Cosmopolitan y Harper’s Bazaar, y en su día fue el rostro de Clarins. Apareció en la portada y en un pictórico de seis páginas en la edición de marzo de 2010 de Playboy, que fue fotografiada por su ex marido Gilles Bensimon.En septiembre de 2011, Killoren Bensimon fue portada de Shape y apareció en un pictórico basado en su rutina de ejercicios.
Ha trabajado como presentadora de varios eventos, incluyendo la semana de la moda de IMG, y de los desfiles de baño de IMG en Miami. En 2006 fue portavoz de Wool como parte de su programa Test Marketing Productions (TMP). Bensimon fue anfitriona y modelo en eventos de moda masculina con la revista GQ. También fue «embajadora» de la Semana de la Moda Mercedes-Benz de la primavera de 2007 en la ciudad de Nueva York.
Killoren Bensimon ha tenido varias colecciones de joyas. Su primera línea de joyas se vendió exclusivamente en Barneys New York. Su segunda línea de joyas se vendió en Bloomingdale’s en otoño de 2007. El 24 de junio de 2010, Killoren Bensimon anunció el lanzamiento de su cuarta colección de joyas, Kelly by Kelly Killoren Bensimon. La colección incluía una mezcla de metales, cuero, plumas y cristales y se vendió en las tiendas Intermix de Estados Unidos para apoyar a Feeding America. En la primavera de 2011, la colección de joyas de Bensimon se vendió en Wink, W Hotels y Dash. También vendió una colección de joyas en HSN. En 2013, lanzó una fragancia, In the Spirit of, y una línea de velas llamada Baiser Rose. En 2019, lanzó una línea de ropa exterior llamada Enville by Pologeorgis.
Su carrera televisiva más notable incluye The Real Housewives of New York City de Bravo (temporadas 2-4), a la que se unió en 2009 como miembro del reparto completo. Sufrió una controvertida crisis nerviosa en pantalla durante un viaje del reparto a la isla de Saint John, en las Islas Vírgenes de Estados Unidos. Killoren Bensimon apareció en Odd Mom Out de Bravo en los episodios 9 y 10 de la segunda temporada. También apareció en el reality de WEtv Million Dollar Matchmaker.
Killoren Bensimon también ha trabajado como escritora, produciendo tres libros para Assouline Publishing: In the Spirit of the Hamptons (2 volúmenes), American Style y The Bikini Book. Una parte de los ingresos de la autora se donó al Costume Institute del Metropolitan Museum of Art. Su cuarto libro, I Can Make You Hot, fue publicado por St. Martin’s Press en abril de 2012. Una parte de los ingresos de la autora se donó a Generositywater.org. En junio de 2016, Simon & Schuster publicó la novela de Bensimon, Una edad peligrosa. En agosto de 2017, Killoren lanzó la secuela El segundo plato, una odisea sobre el mundo de la alimentación. Bensimon también escribió una columna en la revista Page Six llamada «The Socializer: Kelly Bensimon». Es columnista de estilo en el periódico AM New York. Es redactora jefe de Hamptons Magazine, un semanario gratuito con una tirada de entre 40.000 y 50.000 ejemplares, y de Gotham Magazine. Ambas publicaciones son propiedad de Niche Media. Fue la editora fundadora de Elle Accessories, pero lo dejó tras dos números.
Tras obtener su licencia de agente inmobiliario, Killoren se unió a Dolly Lenz Realty en Nueva York en 2018. Se trasladó al grupo inmobiliario Douglas Elliman en 2019.