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）。
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。白百何凭借此片入围金马奖、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，主演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”。同年相继出演了《整容日记》、《分手合约》等电影女主角，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。同年，白百何还成为瑞士时尚腕表铁达时Titus亚洲区代言人。
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。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
