从小生活在山东青岛，1990年开始在青岛文登路小学上学，能唱能跳、自编自演，一直都是班上的文艺骨干。
1996年来到北京舞蹈学院附中上学。
2000年张艺谋导演来到学校为电影《幸福时光》征选演员，试镜后白百何虽未被选上，但其颇有趣味的即兴发挥给导演留下了不错的印象，临行时张艺谋建议她去考取中央戏剧学院或北京电影学院，这让原本要报考北京舞蹈学院的她改变了主意。
2002年最终考上了中央戏剧学院，就读于2002级本科表演系音乐剧班。
2006年与佟大为、陈羽凡合作主演了个人的处女作《与青春有关的日子》，在剧中饰演热心助人的乔乔。
2007年9月21日与贾一平、马伊琍合作主演的都市情感剧《幸福在哪里》播出，在剧中饰演心地善良的甘露。
2009年4月12日在赵宝刚执导的青春励志剧《我的青春谁做主》中饰演网络小说家雷蕾。
2010年7月与朱雨辰合作的家庭生活电视剧《说谎的爱人》首播，在剧中饰演多才多艺的女主角董楠，并配唱主题曲《擦肩而过》。
2011年4月8日主演由赵天宇执导的都市爱情电影《万有引力》上映，在片中饰演机场安检员石晓琳；5月27日在都市家庭剧《家的N次方》首度挑战出演反面角色，饰演性格功利现实、野心勃勃的赵雯；11月8日与文章搭档的治愈系爱情电影《失恋33天》上映，该片上映4天票房破亿，首周票房达到1.89亿元，最后总票房以3.5亿元人民币收官，成为中国年度票房市场冠军，凭借在片中饰演清新脱俗的女主角黄小仙获得第31届大众电影百花奖最佳女主角，同时还提名第49届台湾电影金马奖最佳女主角和第15届中国电影华表奖优秀女演员及第12届华语电影传媒大奖观众票选最受瞩目女演员。
2012年6月在都市职场情感剧《浮沉》中饰演职场销售菜鸟乔莉，并为该剧配唱主题曲《浮沉》，随后提名第19届上海电视节白玉兰奖最佳女演员奖；11月27日在当代都市情感剧《离婚前规则》中饰演爱情至上的女主角蒋新瑶。
2013年4月12日与彭于晏合作主演的爱情电影《分手合约》上映，在片中饰演餐具设计师何俏俏，该片最终收获1.9亿票房；8月29日主演的爱情电影《被偷走的那五年》全国公映，该片在中国内地票房超1.5亿，香港票房1800万，台湾票房8800多万新台币，白百何则凭借片中饰演的女主角何蔓入围第十六届上海国际电影节最佳女演员；12月19日与葛优、李小璐合作主演的喜剧电影《私人订制》上映，该片最终收获的票房超7亿人民币，成为年度贺岁档票房冠军，借在片中饰演的情境设计师小白这一角色提名第12届华鼎奖最佳女主角。
2014年4月1日由其领衔主演的都市爱情喜剧电影《整容日记》首映，在片中饰演女屌丝郭晶，该片最终以8400万人民币的票房收官；11月，白百何领衔主演由关锦鹏监制的爱情电影《新娘日记》。
2015年1月29日与陆毅搭档主演的青春励志情感剧《长大》首播，在剧中饰演倔强坚强的实习医生叶春萌；6月成立白百何工作室；7月16日其主演的古装奇幻电影《捉妖记》上映，在片中饰演捉妖天师霍小岚，并凭借此角色获得第13届中国长春电影节最佳女主角奖，并提名第31届中国电影金鸡奖最佳女主角，该片上映首日票房1.73亿，刷新华语片首日和单日票房记录，最终以近24.4亿票房收官，创造了内地影史电影票房纪录和内地影史观影人次纪录；8月13日与吴彦祖合作主演根据同名漫画改编的励志喜剧片《滚蛋吧！肿瘤君》，该片上映后取得5.1亿的票房成绩，在片中饰演身患癌症但依然乐观的女生熊顿，她则凭借该角色获得第7届中国电影导演协会年度女演员奖、第23届北京大学生电影节最佳女演员奖及第16届中国电影华表奖优秀女演员奖；8月19日在爱情电影《恋爱中的城市》第五个单元佛罗伦萨篇中饰演计划型强势小白领嫣然；暑假档连续三部主演的电影上映，使白百何成为华语电影史上首位推出个人电影观影套票的女演员；11月13日由其特别出演的由周迅监制的都市爱情电影《陪安东尼度过漫长岁月》上映，她在片中饰演录音师小樱；12月31日以本年度主演电影30.64亿元的票房成绩登顶中国年度电影票房排行榜榜首，成为年度主演电影票房排行第一的首位女演员。
2016年1月26日由其参与中文配音的动画电影《功夫熊猫3》在中国大陆和北美地区上映，在片中为动画角色悍娇虎配音；1月29日白百何作为常驻队长加盟原创室内竞技真人秀节目《王牌对王牌第一季》，因在首期节目排练中脚部受伤，坚持到第四期后退出节目；4月1日主演的剧情电影《火锅英雄》上映，凭借在片中饰演安分守己的银行职员于小惠获得第八届澳大利亚国际华语电影节最佳女演员，该片在中国内地以约3.7亿票房收官；6月25日作为补位歌手参加明星跨界音乐真人秀节目《跨界歌王》；7月24日为丁丁张小说《永无止尽的约会》的概念预告片配音；9月22日出席第20届北京放映闭幕式，获得中国电影国际传播突出贡献人物奖；9月29日特约出演的爱情电影《从你的全世界路过》上映，在片中饰演爽朗真诚充满正义感的女警荔枝，该片上映第27天累计票房破8亿，刷新国产爱情电影票房新纪录；10月15日奇幻电影《捉妖记2》正式开机，在片中饰演女主角霍小岚。
2017年3月8日以出品人和电台主持人身份上线《何她说》有声节目，探讨女性话题，该节目上线仅一天收听量破亿；28日由其领衔主演都市情感剧《南方有乔木》开机拍摄，在剧中饰演红二代无人机设计师南乔；3月31日动作警匪片《者》上映，在片中饰演重案组的警员林薇；4月17日与靳东合作主演的都市医疗行业励志剧《外科风云》首播，在剧中饰演耿直可爱乐观坚强的胸外科医生陆晨曦。11月26日出席第三届中国电影新力量论坛。
2018年1月15日其主演的电影《捉妖记2》入围第68届柏林国际电影节特别展映单元，该电影定档2月16日大年初一上映，中国内地票房22.36亿元。2月14日，参加浙江卫视小年夜春晚。2月18日携其主演的电影《捉妖记2》亮相第68届柏林国际电影节首映礼，并接受路透社、美联社、BBC、英国电影杂志等媒体采访。3月25日领衔主演的《南方有乔木》登录浙江卫视、江苏卫视双台黄金档首播。6月17日作为首届上合组织国家电影节推广大使亮相颁奖典礼并演唱歌曲《海洋》。7月15日携其主演的电影《滚蛋吧肿瘤君》随国家电影局出访阿布扎比，该电影为阿布扎比2018中国电影周开幕影片。7月22日作为第四届“成龙国际动作电影周”评委之一亮相颁奖典礼。10月5日携其特别出演的新电影《八个女人一台戏》亮相韩国第23届釜山电影节开幕式，该电影作为该届釜山国际电影节GalaPrentation“大师单元”影片在釜山进行全球首次展映，白百何片中颠覆饰演富家千金傅砂，无论造型还是角色均有极大突破，戏中她以短发中性扮相出镜。10月17日担任出品并主播的有声音频节目《何她说》第二季正式上线。12月29日中国电影家协会第十次全国代表大会闭幕，白百何当选中国电影家协会第十届理事。
2019年1月8日作为“百合杯”首位“百合大使”亮相央视电影频道“2018年度电影频道百合杯表彰典礼”。1月24日主演的新电影《情圣2》上映。5月7日由环球百老汇出品、美国百老汇托尼奖最佳导演JohnRando导演的《李宗盛作品音乐剧》官宣白百何为女主角“暖暖”，该次跨界出演音乐剧女主角是白百何个人以素人身份通过层层面试获得并且她还演唱了该音乐剧的推广曲《我是一只小小鸟》，该音乐剧从11月份开始在全球范围内进行巡演。5月10日以项目发起人的身份出席“2019爱奇艺世界大会电影论坛”，并联合李宗盛和爱奇艺打造“超级音乐IP影像制造计划”，该计划将面向大众征集李宗盛四首脍炙人口的音乐作品进行故事创作，衍生出四部网络超级电影以及一部院线大电影，同时白百何也以导演和监制和演员的多重身份跨界参与其中。6月14日由李少红执导白百何领衔主演的电影《妈阁是座城》上映，白百何片中饰演主人公——“女叠码仔梅晓鸥”。
2020年1月8日参加“百花迎春”中国文联2020年春节大联欢，朗诵《青春万岁》。2月17日参演李宗盛作品音乐剧《当爱已成往事》深圳站的演出。4月30日，参加的节目《青春诗会》播出。11月17日参演的电视剧《听见她说》在中国大陆播出。11月24日担任监制的网剧《焕脸》播出。
2021年11月19日，主演的犯罪电影《门锁》正式上映。
2022年1月2日，主演的电视剧《欢迎光临》宣布杀青。2月23日，参演的电视剧《我们的婚姻》开播。4月30日，参演的电影《检察风云》在全国上映。同年，主演电视剧《欢迎光临》。8月17日，据豆瓣页面显示，在电视剧《我们这十年》演职人员中，白百何在列。9月10日，据今日头条消息，参加的《明月知我云歌会》将于9月10日晚19:30播出，并演唱歌曲《城里的月光》。9月28日，据新京报消息，主演的电视剧《骄阳伴我》官宣开机。9月30日，据今日头条消息，参演的电视剧《我们这十年》将于2022年10月10日起全网播出。
白百何生活照2016年10月18日以投资人和合伙人身份加盟北京可为互娱文化科技有限公司，担任旗下动画电影《思美人》的出品人和监制。2017年5月，由白百何个人公司何瑞影业投资出品、白百何监制好莱坞护航的影视剧《限定24小时》开拍。
2004年与陈羽凡在拍摄电视剧《与青春有关的日子》时因戏生情。
2006年12月26日，两人领证结婚。
2008年1月19日，白百何生下一子，取名为陈盛桐，小名元宝。
2017年4月16日承认与陈羽凡于2015年底离婚。同日，白百何发布声明。称“婚姻是两个家庭的事情，出于对孩子成长的考虑，为了给元宝的童年一个完整的家庭，我们没有对外公布这一事实”。并向网友道歉。
2017年2月17日、18日接连被拍到白百何和张爱朋亲密互动，尤其是2017年2月18日，还出现了白百何、张爱朋在泳池亲昵嬉戏的画面。而根据张爱朋以往的博客，显示2017年2月19日就是他的生日，看来白百何此行是为了给这个“小鲜肉”庆生。
2017年4月16日凌晨，陈羽凡发视频回应“白百何出轨事件”，称自己和白百何已于2015年协议离婚；并称自己将无限时退出娱乐圈。
2019年12月回应：我今年35岁了，经历过一段失败的婚姻，我现在可以自己赚钱养儿子、养家，所以我希望以后我的另一半，能够承担我的一些情绪，包容我性格上面的坏情绪。非常伤心。
2020年5月有爆料称，白百何将参加选秀节目《乘风破浪的姐姐》，白百何工作室晒出聊天截图否认，截图中，白百何称：“不想冲浪，晕船”。《乘风破浪的姐姐》开录，对于节目嘉宾网友们议论纷纷，而其中希望白百何去参加节目的呼声非常高。
2010年9月出席凯恩莱博新品发布会，并现场捐助25万元用于凯恩莱博在中国的慈善基金会。
2014年2月23日受邀前往米兰时装周，并以头排嘉宾的身份观看Dolceu0026Gabbana秀；9月1日任健康洗手公益大使，积极配合响应各方公益活动，号召更多人认识到健康洗手习惯的重要性，为社会传递更多的正能量；9月25日作为法国品牌CARVEN邀请嘉宾中的唯一中国女星，以品牌挚友身份在巴黎时装周秀场头排看秀，该品牌还为白百何个人特设欢迎晚宴，这也是其首次为中国女星设宴；10月3日恰逢中法建交五十周年纪念年，展现苗族文化特色的民族服饰出席在巴黎举办的“2014中国苗绣公益展”开幕活动。
2015年7月16日出席“onenight”关爱自闭症儿童公益晚会，并献唱《小白船》呼吁大家关爱自闭症儿童；7月18日被授予年度壹基金公益映像节推广大使；随后，作为推广大使跟随壹基金来到鲁甸灾区，探访当地的受灾村民，还为当地小朋友放映露天电影，并送上了爱心礼物；8月14日与达令App以及中国妇女发展基金会，共同发起失独家庭暖爱基金，并在8月14日到8月19日发起小熊义卖公益活动，此项基金用于失独家庭的体检、用餐、心理疏导、生活救助、爱心远足或运动会等相关扶持项目。
2016年5月18日身着特制公益T恤受邀出席第二届年度挚爱颁奖礼暨2016天·晴儿童公益项目揭幕仪式，并获颁年度挚爱公益大使，同时她还呼吁大家多点关爱儿童；5月31日应邀出席Chanel高级手工坊系列北京发布会，并在其高级手工坊系列宣传视频中担任中文解读；6月16日助阵“韩红爱心百人援甘”公益行动；9月9日出席2016Bazzar明星慈善夜；10月4日受邀出席春夏巴黎时装周，并以头牌嘉宾身份观看Chanel春夏高级成衣系列秀；11月8日在冬季“星空演讲”中作了一场关于何为独立女性的演讲。
2017年9月9日出席2017芭莎明星慈善夜，并捐款70万人民币。10月3日以CHANEL中国腕表形象大使身份出席巴黎时装周CHANEL2018春夏大秀头排看秀。
2018年10月12日出席芭莎明星慈善夜，并以白百何个人公司上海何瑞影业有限公司的名义捐款50万人民币。10月17日参加电影频道节目中心主办的大型公益项目“脱贫攻坚战——星光行动”启动仪式。11月18日作为香格里拉市“旅游宣传大使”现身香格里拉，开展“脱贫攻坚战星光行动”，身体力行，专心做公益活动。
2021年7月21日，因河南遭遇特大暴雨，白百何捐款100万驰援河南。
2022年4月13日，参加的东方卫视抗疫特别晚会播出，与于和伟讲述《守护者》。
虽然她是国内女演员中的四十亿票房担当，也以乐观向上的“小妞电影”被观众所熟知喜爱，而在原创真人秀《王牌对王牌》录制首期就意外脚趾受伤，让乐天派的小白有些受打击，但她还是坚持带伤上阵，圈内好友更是称赞她敬业，在录制现场从来没看到她叫过苦，即使每期几十个小时的连续录制，她也坚持到最后从不早退（搜狐网评）。
《失恋33天》之后，她被观众封为“治愈系女王”；《分手合约》之后，她奠定了自己的小妞电影票房地位；在很多圈内的同龄人削尖脑袋寻求突破转型却始终找不到突破口时，白百何默默地以不同的姿态和身份出现于同一种类型的影片中。几年的时间里，她看似无心实则以张弛有度的节奏，完成了以任性少女失恋后的成长为基调的《失恋33天》、以成熟女性对爱情的坚守为基调的《分手合约》以及以成年女人对待爱情失败的自省与重塑为基调的《被偷走的那五年》三部电影，悄然完成了以“治愈系”为标签的三部曲（新浪网评）。
性格大大咧咧的白百何身上有一种嘎嘣脆的喜感，她的演艺路数跟很多女明星都不同，2011年凭借票房黑马《失恋33天》横空出世，2013年又凭借《私人订制》、《被偷走的那五年》和《分手合约》三部电影全面展示自己的表演才华（半岛都市报评）。
如今的她，从一个全职太太走向独立职业女性。从一个好演员，认真诠释好每一个角色，到一个好老板，有自己的事业，并且有能力照顾好身边的人，她每到一地工作，都会根据工作人员的喜好带回礼物。有独立的人格和思考，可以定义自己的幸福，这，就是一个当代新女性的缩影（网易网评）。
她不但是银幕上的好女儿，也是现实生当中的好女儿。”（熊顿爸爸评）
| 时间 | 剧名 | 职务 |
| 2020-11-24 | 焕脸 | 监制 |
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