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 Senem 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 bir kanalın ekran yüzü olan Kuyucuoğlu, ayrıca 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.
14 yaşında modelliğe başlamasını hayatının dönüm noktası olarak niteleyen Senem Kuyucuoğlu, sahne dışında utangaç biri olduğunu söylemişti. 2008 yılında verdiği bir röportajda "İlk yarışmamda erkeğe benziyorum diye beni seçmediler" diyen Senem Kuyucuoğlu, aynı röportajda vücudunda en beğenmediği yerinin ayakları olduğunu belirtmişti.