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年因主演電影《失戀33天》走紅[4] ，該電影內地票房3.5億[5] ，憑借此片分別入圍第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] ，並榮獲第31屆大眾電影百花獎最佳女主角獎[8] 。
2012年主演電視劇《浮沈》與《離婚前規則》熱播[9-10] 。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》提名第16屆上海國際電影節最佳女主角[12-13] 。同年出演馮小剛執導的電影《私人訂制》女主角，該電影票房超7億，成2013年賀歲檔票房冠軍[14] 。
2015年初主演電視劇《長大》熱播[15] ；同年6月成立白百何工作室。同年暑假檔，主演的3D奇幻電影《捉妖記》自上映以來刷新和創造了200余項票房新紀錄[16] ，中國內地票房近24.4億[17] ，成功登頂內地影史票房冠軍和內地觀影人次第壹[18] ；主演的勵誌電影《滾蛋吧！腫瘤君》內地票房超5億[19] ，該影片代表中國內地角逐第88屆奧斯卡最佳外語片[20-22] 。同年還主演了喜劇電影《火鍋》和《陪安東尼度過漫長歲月》[23-24] 。