La surcoreana, exnúmero dos del mundo, firmó nueve birdies y un eagle contra un solo golpe bogey y aventajó a la francesa Celine Boutier, que hizo 64, y a la estadounidense Lucy Li, un golpe más atrás.
"Ha sido muy divertido jugar los nueve primeros hoyos", dijo Kim después de la ronda, describiendo su racha de birdies después de comenzar su ronda en el 10 como "buenas vibraciones".
Un eagle en el 17, par cinco, y otro birdie en el 18, par cuatro, llevaron a Kim a la vuelta con un deslumbrante 28, ocho bajo par.
Kim dijo que se sentía como en casa en China, donde tiene un historial de buen juego.
"Creo que por eso juego más relajada y me llegan los buenos resultados", dijo la jugadora de 31 años.
Boutier, número nueve del mundo y ganadora de su primer "major" el pasado mes de julio, logró una racha de seis birdies a mitad de su recorrido que le permitieron situarse segunda tras un comienzo lento.
Boutier dijo que el campo de Shanghái era "muy escorable", y añadió que "si aciertas con las calles, puedes tener muchas oportunidades".
"Obviamente, todavía pueden pasar muchas cosas en las próximas tres rondas", afirmó.
La defensora del título, la estadounidense Angel Yin, firmó un 67, a cinco golpes de la cabeza, destacando un eagle en el hoyo 17, par cinco.
La china Yin Ruoning, número cuatro del mundo, es la jugadora con mejor ranking actual de la competición, pero no pudo encender la chispa de su afición con una vuelta de par 72 que la dejó a ocho golpes de la cabeza.
La australiana Hannah Green, número siete del mundo, tuvo un día para olvidar con cinco sobre par y 77 golpes.