Elle fait des études de chimie à l'Université de Neuchâtel et obtient son diplôme d'ingénieure chimiste cum laude. 
Elle accomplit son doctorat en 1980 (médaille d'argent pour la meilleure thèse), dans le cadre de l'Institut de biologie moléculaire et biophysique de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich (EPFZ), où elle travaille en tant qu'assistante jusqu'en 1982.

En 1998, elle est nommée directrice de l'Unité de recherche sur la schizophrénie (URS), créée au sein du Département de psychiatrie de l'Université de Lausanne. Une des originalités de sa recherche réside dans l'intégration de données neurobiologiques récentes à une affection psychiatrique. Dans le cadre de l'Unité qu'elle dirige, elle a mis en place un programme translationnel "bench to bed" faisant le pont entre la recherche neurobiologique de base et la recherche clinique; elle favorise ainsi une approche interdisciplinaire et une collaboration étroite entre des spécialistes en neurosciences et des cliniciens (psychiatres, psychologues). Ce programme est ciblé sur une meilleure compréhension des causes et des mécanismes de la schizophrénie en vue de pouvoir établir un diagnostic précoce de la maladie, développer de nouveaux traitements et mettre au point des mesures préventives. 

Les recherches de Kim Do Cuénod ont fait l'objet de nombreuses publications, notamment dans les plus importantes revues scientifiques internationales. Elles ont également bénéficié du soutien de diverses institutions, dont le Fonds national suisse de la recherche scientifique, l'organisation internationale "Human Frontier Science Program" (créée par le Etats membres du G8) et l'organisation américaine NARSAD (National Alliance for Research on Schizophrenia and Depression). En 2006, elle a obtenu le "Independant Investigator Award" de la part de l'organisation américaine "Mental Health Research Association".

Kim Do Cuénod est privat-docente de l'Université de Lausanne depuis 2000 et a été nommée professeure associée en recherche translationnelle en psychiatrie en 2011. Elle enseigne à la fois au niveau pré-gradué (programmes Bachelor et Master) et post-gradué (formation continue, cours de privat-docent, etc.).

Depuis 2001, elle est membre du comité exécutif de la Société suisse de psychiatrie biologique. Elle est également membre de plusieurs autres sociétés scientifiques en Suisse et à l'étranger.

Kim Do Cuénod est membre fondateur de la Fondation Alamaya et membre du Conseil de Fondation depuis sa création en 2002.