Meskipun saat itu masih relatif muda, Novak mengundurkan diri dari dunia akting pada tahun 1966 dan hanya sesekali muncul dalam film sejak saat itu. Ia tampil dalam film The Mirror Crack'd (1980), dan memiliki peran reguler dalam serial primetime, Falcon Crest (1986-1987). Setelah pengalaman yang mengecewakan selama pengambilan gambar Liebestraum (1991), Novak secara permanen pensiun dari akting, mengatakan bahwa ia tidak memiliki keinginan untuk kembali.
Dalam kehidupan pribadinya, Novak adalah anak kedua dari Joseph dan Blanche Novak. Keduanya lahir di Chicago dan memiliki darah keturunan Czech. Ayahnya adalah seorang guru sejarah yang pada masa Depresi Besar bekerja sebagai pengirim barang di Chicago, Milwaukee dan St. Paul Railroad. Novak menempuh pendidikan di William Penn Elementary, Farragut High School, dan Wright Junior College. Ia juga memenangkan dua beasiswa ke School of the Art Institute of Chicago. Pada masa liburan musim panas di semester terakhir kuliahnya, Novak menjadi model promosi untuk Detroit Motor Products Corporation's Deepfreeze home freezer dalam tur lintas negara. Ia bahkan dinobatkan sebagai "Miss Deepfreeze".
Karir akting Novak dimulai setelah tur perusahaan kulkas selesai, ketika ia dan dua model lainnya memutuskan untuk pergi ke Los Angeles untuk menjajaki industri film. Di Los Angeles, Novak menjadi figuran dalam film Son of Sinbad (1953) dan The French Line (1953). Kemudian, ia ditemukan oleh seorang agen dan ditandatangani kontrak jangka panjang dengan Columbia Pictures. Novak berjuang untuk menjadi sosok yang orisinal dan tidak menjadi stereotype. Ia bahkan berselisih dengan kepala Columbia, Harry Cohn, terkait perubahan namanya. Cohn menyarankan nama "Kit Marlowe", dengan alasan bahwa "Tidak ada yang akan menonton film dengan seorang gadis berkebangsaan Polandia!", namun Novak bersikeras mempertahankan namanya dan berkata, "Saya orang Ceko, tapi Polandia, Ceko, tidak masalah, ini adalah namaku!" Akhirnya, mereka sepakat dengan nama "Kim Novak" sebagai kompromi. Columbia berharap Novak dapat menjadi pengganti Rita Hayworth, bintang terbesar mereka pada tahun 1940-an yang karirnya menurun. Mereka juga berharap Novak dapat membawa kesuksesan box office seperti Marilyn Monroe bagi 20th Century-Fox. Peran pertama Novak untuk studio adalah dalam film noir Pushover (1954), di mana ia mendapatkan peringkat ketiga di bawah Fred MacMurray dan Philip Carey. Ia kemudian berperan dalam film komedi romantis Phffft (1954) sebagai Janis, yang menyebut Robert Tracey (Jack Lemmon) "sangat imut". Kedua film tersebut cukup sukses di box office, dan Novak mendapatkan ulasan yang baik atas penampilannya. Dalam film ketiganya, 5 Against the House (1955), sebuah drama kejahatan yang keras, ia mendapatkan peringkat kedua setelah Guy Madison namun di atas Brian Keith. Namun, film ini hanya sukses kecil secara kritis dan box office.
Novak juga tampil sebagai Madge Owens dalam versi film Picnic (1955), yang diadaptasi dari drama William Inge, dengan berperan bersama William Holden. Film ini menjadi salah satu penampilan terbaiknya dan mendapatkan pujian dari kritikus. Meskipun demikian, Novak memutuskan untuk pensiun dari dunia akting pada tahun 1966 dan hanya terlibat dalam beberapa proyek film secara sporadis setelah itu. Ia tetap aktif dalam dunia seni sebagai pelukis. Pada tahun 1980, Novak tampil dalam film The Mirror Crack'd dan kemudian mendapatkan peran reguler dalam serial Falcon Crest (1986-1987). Namun, setelah pengalaman yang mengecewakan selama pengambilan gambar Liebestraum pada tahun 1991, Novak memutuskan untuk pensiun secara permanen dari dunia akting dan mengatakan bahwa ia tidak memiliki keinginan untuk kembali.