第31届大众电影百花奖最佳女主角奖
第49届台湾电影金马奖最佳女主角提名
第15届中国电影华表奖优秀女演员提名
第16届上海国际电影节最佳女主角提名
白百何从小生活在山东省青岛市市北区，1990年就读于青岛文登路小学，1996年12岁时来到北京舞蹈学院附中上学。
2000年张艺谋的电影《幸福时光》剧组来到学校选演员，白百何试镜后虽未被选中，但白百何颇有趣味的即兴发挥，给张艺谋留下深刻印象，并建议白百何可以去考中戏学习表演，这让原本要报考北京舞蹈学院的白百何改变主意，有了想要成为演员的想法。
2002年白百何考上中央戏剧学院，就读于2002级表演系本科音乐剧班。
2004年仍在校就读的白百何参演了个人的处女作《与青春有关的日子》，并在剧组中遇到了陈羽凡。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，也成就了白百何的婚姻。
2006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岁的白百何与陈羽凡步入婚姻殿堂。
2008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，白百何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》于2009年11月20日在吉林长春杀青，2012年登入江西卫视独家首播，剧中白百何蜕变成为一个心灵有创伤、有些隐忍的女孩，出演角色董楠。（备注：该剧是白百何产后复出后的第一部女主角，对董楠的复杂内心、丰富情感都拿捏得恰如其分）。
2010年出演都市家庭电视剧《家的N次方》，扮演角色赵雯。
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。该影片上映4天票房成功突破亿元大关，首周票房更是达到1.89亿，荣获当周票房冠军。该电影仅投资890万中国内地票房却突破3.5亿元人民币成为票房大黑马。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，凭借此片分别入围金马奖、华表奖最佳女主角，并获得第31届大众电影百花奖最佳女主角奖。
2012年再次和滕华涛导演合作，并出演由SMG尚世影业和北京华美时空文化传播有限公司投资出品的都市职场情感电视剧《浮沉》（备注：改编自崔曼莉的原著小说《浮沉》），剧中白百何饰演角色“乔莉”。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年在小成本电影《分手合约》中出演女主角何俏俏，中国内地票房受同档期大片挤压仍收获1.9亿票房。同年白百何在小成本电影《被偷走的那五年》出演女主角何蔓，中国内地票房超1.5亿；该影片在香港收获1800万票房；该影片在台湾收获票房8800多万新台币票房佳绩，成为2013年台湾最卖座的大陆出品电影。白百何也因为白百何从《失恋33天》到这几部小妞电影每个角色塑造的成功、票房的成功、还有角色的治愈性和对女性的励志影响，被封为中国“小妞电影”代言人。同时，白百何也凭借《被偷走的那五年》入围第十六届上海国际电影节最佳女主角。同年在冯小刚导演电影《私人订制》中担任女主角，饰演角色“小白”，白百何凭借该片入围第12届华鼎奖最佳女主角，同时该电影中国内地票房超7亿，成为2013年贺岁档票房冠军。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。2月23日，白百何受邀前往米兰时装周头排看Dolce&Gabbana秀。3月拍摄主演青春励志剧《长大》。5月29日，白百何亮相，由法国Kering集团的旗下珠宝品牌Qeelin于南京德基广场华美呈现其高级珠宝中国首展。7月3日，由安乐影业出品白百何领衔主演的3D奇幻电影《捉妖记》正式宣布2015年暑期档7月16日上映，白百何在影片中摆脱了以往作品中清新的“小妞”形象，首次挑战古装打戏，出演身手不凡的捉妖师。11月，白百何领衔主演由关锦鹏监制的爱情电影《新娘日记》，又名《恋爱中的城市》。9月25日，白百何作为法国品牌CARVEN受邀嘉宾中唯一的中国女星、以品牌挚友身份出现在巴黎时装周秀场头排看秀，CARVEN还为白百何个人特设欢迎晚宴，而这也是CARVEN首次专程为中国女星设宴。9月30日，白百何亮相巴黎时装周RogerVivier2015春夏系列新品预览。12月，由韩延执导白百何领衔主演的励志电影《滚蛋吧！肿瘤君》开机拍摄，电影改编自同名网络畅销漫画，主要讲述了白百何饰演的29岁的乐天派漫画家熊顿因患癌症身处人生最艰难的时刻但同样对着命运微笑的故事，该片定于2015年8月13日全国上映。
2015年，白百何、陆毅领衔主演的青春励志情感剧《长大》于1月29日登陆东方卫视、天津卫视黄金档首播，其饰演“菜鸟实习医生”叶春萌。2013年底顺利杀青并进入后期制作阶段的《捉妖记》原定于2015年春节上映，由于受原男主角柯某事件的影响需换角重拍，白百何不仅自动为老板挪档期，还零片酬出演。4月初，白百何拍摄主演由周迅监制、秦小珍执导的都市爱情电影《陪安东尼度过漫长岁月》，4月底与陈坤合作拍摄主演杨庆执导的重庆方言喜剧电影《火锅》。4月23日，白百何亮相第五届北京国际电影节闭幕式。同年7-8月，白百何主演的三部题材迥异的电影《捉妖记》、《滚蛋吧！肿瘤君》、《恋爱中的城市》相继上映，从而使白百何成为华语电影史上首位推出个人主演电影观影套票的女演员。
2015年7月16日，白百何作为第一番位领衔主演的《捉妖记》上映，上映第一天中国内地票房1.73亿元破华语片首日和单日最高票房记录，上映第三天的《捉妖记》以1.83亿票房再创造新的华语片单日最高票房纪录，上映四天中国内地首周票房达到6.69亿创造新的华语片首周票房纪录。7月22日，白百何为白百何主演的电影《滚蛋吧！肿瘤君》献唱的主题曲《中二少女养花记》MV首播。7月23日，白百何出席《陪安东尼度过漫长岁月》改档10月16日上映记者发布会。7月24日，白百何出席《捉妖记》上映八天内地票房突破十亿元庆功会，并宣布继续出演《捉妖记》续集。7月26日零点，《捉妖记》上映十天以12.76亿的累积票房打破了2年前《泰濉匪创造的12.67亿的纪录，再次刷新华语影史纪录，成为新晋华语电影票房冠军。8月4日，白百何和井柏然合唱的《捉妖记》插曲《明天你会在哪里》MV首播。8月9日零点，白百何主演的《捉妖记》中国内地票房达到20.04亿，正式超越《变形金刚4》的19.78亿成为内地票房亚军，仅次于冠军《速度与激情7》（24.26亿），这也是国产电影首次票房突破20亿大关。9月4日，白百何主演的《滚蛋吧！肿瘤君》内地票房超5亿，该影片代表中国内地角逐第88届奥斯卡最佳外语片。9月11日，《捉妖记》内地票房为24.2859亿元，破200余项纪录，成功打破《速度与激情7》票房纪录，登顶内地影史票房冠军，《捉妖记》观影人次为65425600人，也打破了6245万人次的纪录，成为内地观影人次第一，这也是中国内地电影市场开放21年来首部获得影史冠军的国产电影。9月16日，《捉妖记》正式收官，中国内地总票房累计近24.4亿。9月25日，白百何携作品赴美参加由美国电影协会和国家新闻出版广电总局联合主办的“2015中国电影周”，白百何主演的《捉妖记》和《滚蛋吧！肿瘤君》入选五部中国电影年度力作，后者作为开幕影片放映。同年年底，由冯小刚执导，改编自刘震云小说《我不是潘金莲》的电影《我叫李雪莲》开机拍摄，白百何饰演女主人公“李雪莲”。10月6日，白百何受Chanel的官方邀请前往2016春夏巴黎时装周前排观看Chanel大秀。