2004—2010年主演《與青春有關的日子》、《說謊的愛人》、《家的N次方》等電視劇[1-3] 。
2011年主演治愈系愛情電影《失戀33天》，票房約3.5億[4-5] ，分別提名第49屆臺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[6-7] ，並獲得第31屆大眾電影百花獎最佳女主角獎[8] 。
2012年主演職場劇《浮沈》[9] ，提名第19屆上海電視節白玉蘭獎最佳女演員[10] 。
2013年主演小成本電影《分手合約》、《被偷走的那五年》，票房均過億[11] ，並憑借《被偷走的那五年》入圍第16屆上海國際電影節最佳女演員[12-13] 。同年主演喜劇電影《私人訂制》，票房超7億[14] 。
2015年主演醫療劇《長大》[15] 。6月成立白百何工作室。同年主演奇幻電影《捉妖記》[16] ，票房超24億[17] ，刷新了內地影史電影票房紀錄和內地影史觀影人次紀錄[18] ，獲得第13屆中國長春電影節最佳女主角獎[19] 。同年主演勵誌電影《滾蛋吧！腫瘤君》，票房超5億[20] ，代表中國內地角逐第88屆奧斯卡金像獎最佳外語片[21-23] ，並獲得第16屆中國電影華表獎優秀女演員獎[24] 、第7屆中國電影導演協會年度女演員獎[25] 和第23屆北京大學生電影節最佳女演員獎[26] 。
2016年主演劇情片《火鍋英雄》[27] 、警匪片《謎途殺機》[28] 以及《捉妖記2》