1990'da İzmir'de doğan Senem Kuyucuoğlu modelliğe 14 yaşında başladı. 2006 yılında, henüz 15 yaşını doldurmamışken Deniz Akkaya ile Top Model Türkiye yarışma programına katıldı ve burada ikinci oldu. 2007 yılında Best Model of Turkey yarışmasında 'Türkiye'nin en iyi modeli' seçilen Kuyucuoğlu, aynı yıl düzenlenen Best Model of the World yarışmasına Türkiye adına katıldı ve burada da 'Dünyanın en iyi ikinci modeli' seçildi.
Bacak boyu 123 cm olan Senem Kuyucuoğlu, modellik yarışmalarında elde ettiği derecelerin ardından kariyerine devam etti. Çeşitli defile ve organizasyonlarda yer aldı. 2009'un Mart ayında Fashion One TV'nin ekran yüzü olan Kuyucuoğlu, yine aynı kanalda Moda Polisi adlı moda programını sundu.
Nisan 2009'da katıldığı Miss Turkey 2009 yarışmasında ikinci olan Senem Kuyucuoğlu, Türkiye'yi Kâinat Güzellik Yarışması'nda (Miss Universe) temsil etme hakkını elde etti.[ 24 Ağustos 2009'da Bahamalar'da yapılan Kâinat Güzellik Yarışması öncesi rahatsızlanan Kuyucuoğlu, podyuma iğne olarak çıkarak Türkiye'yi temsil etti; ancak dereceye giremedi.