2006年，白百何與佟大為、陳羽凡合作主演了個人的處女作《與青春有關的日子》，她在劇中飾演熱心助人的喬喬
2009年4月12日，在趙寶剛執導的青春勵志劇《我的青春誰做主》中飾演網絡小說家雷蕾
2010年7月，與朱雨辰合作的家庭生活電視劇《說謊的愛人》首播，白百何在劇中飾演多才多藝的女主角董楠，並配唱主題曲《擦肩而過》
2011年4月8日，主演由趙天宇執導的都市愛情電影《萬有引力》上映，她在片中飾演機場安檢員石曉琳 ；5月27日，在都市家庭劇《家的N次方》首度挑戰出演反面角色，飾演性格功利現實、野心勃勃的趙雯 ；
11月8日，與文章搭檔的治癒系愛情電影《失戀33天》上映，該片上映4天票房破億，首周票房達到1.89億元，最後總票房以3.5億元人民幣收官，成為中國年度票房市場冠軍，而白百何則憑藉在片中飾演清新脫俗的女主角黃小仙獲得第31屆大眾電影百花獎最佳女主角，同時還提名第49屆台灣電影金馬獎最佳女主角和第15屆中國電影華表獎優秀女演員及第12屆華語電影傳媒大獎觀眾票選最受矚目女演員
2012年6月，在都市職場情感劇《浮沉》中飾演職場銷售菜鳥喬莉，並為該劇配唱主題曲《浮沉》，隨後提名第19屆上海電視節白玉蘭獎最佳女演員獎 ；11月27日，在當代都市情感劇《離婚前規則》中飾演愛情至上的女主角蔣新瑤
2013年4月12日，與彭于晏合作主演的愛情電影《分手合約》上映，她在片中飾演餐具設計師何俏俏，該片最終收穫1.9億票房 ；8月29日，主演的愛情電影《被偷走的那五年》全國公映，該片在中國內地票房超1.5億，香港票房1800萬，台灣票房8800多萬新台幣，白百何則憑藉片中飾演的女主角何蔓入圍第十六屆上海國際電影節最佳女演員 ；
12月19日，與葛優、李小璐合作主演的喜劇電影《私人訂製》上映，該片最終收穫的票房超7億人民幣，成為年度賀歲檔票房冠軍，而白百何憑藉在片中飾演的情境設計師小白這一角色提名第12屆華鼎獎最佳女主角
2014年4月1日，由其領銜主演的都市愛情喜劇電影《整容日記》首映，她在片中飾演女屌絲郭晶，該片最終以8400萬人民幣的票房收官
2015年1月29日，與陸毅搭檔主演的青春勵志情感劇《長大》首播 [7] ，白百何在劇中飾演倔強堅強的實習醫生葉春萌 ；6月，成立白百何工作室；
7月16日，其主演的古裝奇幻電影《捉妖記》上映，她在片中飾演捉妖天師霍小嵐，並憑藉此角色獲得第13屆中國長春電影節最佳女主角獎，並提名第31屆中國電影金雞獎最佳女主角，該片上映首日票房1.73億，刷新華語片首日和單日票房記錄，最終以近24.4億票房收官，創造了內地影史電影票房紀錄和內地影史觀影人次紀錄 ；
8月13日，與吳彥祖合作主演根據同名漫畫改編的勵誌喜劇片《滾蛋吧！腫瘤君》，該片上映後取得5.1億的票房成績，白百何在片中飾演身患癌症但依然樂觀的女生熊頓，她則憑藉該角色獲得第7屆中國電影導演協會年度女演員獎、第23屆北京大學生電影節最佳女演員獎及第16屆中國電影華表獎優秀女演員獎 ；
8月19日，在愛情電影《戀愛中的城市》第五個單元佛羅倫斯篇中飾演計劃型強勢小白領嫣然 ；暑假檔連續三部主演的電影上映，使白百何成為華語電影史上首位推出個人電影觀影套票的女演員
11月13日，由其特別出演的由周迅監製的都市愛情電影《陪安東尼度過漫長歲月》上映，她在片中飾演錄音師小櫻 ；12月31日，白百何以本年度主演電影30.64億元的票房成績登頂中國年度電影票房排行榜榜首，成為年度主演電影票房排行第一的首位女演員
2016年1月26日，由其參與中文配音的動畫電影《功夫熊貓3》在中國大陸和北美地區上映，她在片中為動畫角色悍嬌虎配音 ；1月29日，白百何作為常駐隊長加盟原創室內競技真人秀節目《王牌對王牌第一季》，因在首期節目排練中腳部受傷，堅持到第四期後退出節目 ；
4月1日，主演的劇情電影《火鍋英雄》上映，她憑藉在片中飾演安分守己的銀行職員于小惠獲得第八屆澳大利亞國際華語電影節最佳女演員，該片在中國內地以約3.7億票房收官；6月25日，作為補位歌手參加明星跨界音樂真人秀節目《跨界歌王》 ；
7月24日，為丁丁張小說《永無止盡的約會》的概念預告片配音 ；9月22日，出席第20屆北京放映閉幕式，獲得中國電影國際傳播突出貢獻人物獎；9月29日，特約出演的愛情電影《從你的全世界路過》上映，她在片中飾演爽朗真誠充滿正義感的女警荔枝，該片上映第27天累計票房破8億，刷新國產愛情電影票房新紀錄 ；10月15日，奇幻電影《捉妖記2》正式開機，白百何在片中飾演女主角霍小嵐
2017年3月8日，以出品人和電台主持人身份上線《何她說》有聲節目，探討女性話題，該節目上線僅一天收聽量破億 ；28日，由其領銜主演都市情感劇《南方有喬木》開機拍攝，她在劇中飾演紅二代無人機設計師南喬 ；3月31日，動作警匪片《綁架者》上映，白百何在片中飾演重案組的警員林薇 ；
4月17日，與靳東合作主演的都市醫療行業勵志劇《外科風雲》首播，她在劇中飾演耿直可愛樂觀堅強的胸外科醫生陸晨曦 。9月1日，進組拍攝由李少紅執導嚴歌苓同名小說改編的電影《媽閣是座城》，白百何片中出演女主角梅曉鷗 。11月26日，出席第三屆中國電影新力量論壇
2018年1月15日，其主演的電影《捉妖記2》入圍第68屆柏林國際電影節特別展映單元，該電影定檔2月16日大年初一上映，中國內地票房22.36億元。2月14日，參加浙江衛視小年夜春晚 。2月18日，白百何攜其主演的電影《捉妖記2》亮相第68屆柏林國際電影節首映禮，並接受路透社、美聯社、BBC、英國電影雜誌等媒體採訪 。
3月25日，由白百何領銜主演的《南方有喬木》登錄浙江衛視、江蘇衛視雙台黃金檔首播 。6月17日，白百何作為首屆上合組織國家電影節推廣大使亮相頒獎典禮並演唱歌曲《海洋》 。7月15日，白百何攜其主演的電影《滾蛋吧腫瘤君》隨國家電影局出訪阿布達比，該電影為阿布達比2018中國電影周開幕影片 。
7月22日，白百何作為第四屆「成龍國際動作電影周」評委之一亮相頒獎典禮 。10月5日，白百何攜其特別出演的新電影《八個女人一台戲》亮相韓國第23屆釜山電影節開幕式，該電影作為該屆釜山國際電影節Gala Presentation 「大師單元」影片在釜山進行全球首次展映，白百何片中顛覆飾演富家千金傅砂，無論造型還是角色均有極大突破，戲中她以短髮中性扮相出鏡
10月17日，由白百何擔任出品並主播的有聲音頻節目《何她說》第二季正式上線 。12月29日，中國電影家協會第十次全國代表大會閉幕，白百何當選中國電影家協會第十屆理事
2004年，白百何與陳羽凡在拍攝電視劇《與青春有關的日子》時因戲生情 。2006年12月26日，兩人領證 。2008年1月19日，白百何生下一子，取名為陳盛桐，小名元寶 。2017年4月16日，白百何承認與陳羽凡於2015年底離婚
雖然她是國內女演員中的四十億票房擔當，也以樂觀向上的「小妞電影」被觀眾所熟知喜愛，而在原創真人秀《王牌對王牌》錄製首期就意外腳趾受傷，讓樂天派的小白有些受打擊，但她還是堅持帶傷上陣，圈內好友更是稱讚她敬業，在錄製現場從來沒看到她叫過苦，即使每期幾十個小時的連續錄製，她也堅持到最後從不早退
如今的她，從一個全職太太走向獨立職業女性。從一個好演員，認真詮釋好每一個角色，到一個好老闆，有自己的事業，並且有能力照顧好身邊的人，她每到一地工作，都會根據工作人員的喜好帶回禮物。有獨立的人格和思考，可以定義自己的幸福，這，就是一個當代新女性的縮影