2004年白百何出演了个人的处女作《与青春有关的日子》，白百何在该部电视剧中饰演角色“乔乔” ，这是白百何出道后的第一部电视剧。

2007年出演拍摄了都市情感偶像剧《幸福在哪里》，饰演角色甘露。同年冬，年仅22岁的她与陈羽凡步入婚姻殿堂。

2009年正值白百何产后体形恢复期，白百何在赵宝刚的邀约下出演青春励志剧《我的青春谁做主》，剧中白百何扮演“雷蕾”一角，再次回到荧屏并在剧中演唱歌曲《我不是随便的花朵》。

2009年末，她与同门师兄朱雨辰合作的反映社会现实的家庭电视剧《说谎的爱人》，剧中她蜕变成为一个心灵有创伤、有些隐忍的女孩，出演角色董楠。

2010年出演都市家庭电视剧《家的N次方》扮演角色腹黑女赵雯。

2011年主演由赵天宇执导的都市爱情电影《万有引力》，饰演角色女安检石晓琳。

2011年与文章搭档合作主演中国内地首部为光棍节定制的“治愈系”爱情电影《失恋33天》，电影中白百何演绎角色黄小仙，白百何凭借在片中“黄小仙”清新脱俗的独特气质和真实自然的表演功力获得了观众的好评，并成为年度“最具票房影响力”新人女演员。

2012年再次和滕华涛导演合作，并出演都市职场情感电视剧《浮沉》同年相继参演了《整容日记》《分手合约》等电影并担纲女主角，同时也意味着白百何开始从电视剧转向电影领域。

2012年主演由一线导演刘家成执导的当代都市情感剧《离婚前规则》，白百何出演角色蒋新瑶。

2013年在电影《分手合约》中出演角色何俏俏。在电影《被偷走的那五年》出演角色何蔓。在电影《私人定制》演绎角色小白 。

2013年一年之中登上19个知名时尚杂志的封面，白百何成为年度杂志封面人物。

2014年白百何领衔主演中国首部整容题材喜剧电影《整容日记》，白百何饰演因外貌实属抱歉导致爱情事业双双失意的名牌大学毕业生郭晶，为进行自我救赎踏上了整容之路。

2014年3月参演电视剧《长大》 。

2015年，与王雷合作都市喜剧《爸爸爱上妈》

2015年，与闫妮合作都市喜剧《屌丝姐妹》