2014年,参加网络剧《屌丝日记》的演员选拔,期初他所试戏的角色是高富帅张扬,但最终他获得出演男主角屌丝尤冬冬的机会;1月,与刘萌萌、许凝、黄一琳合作主演爱情喜剧《屌丝日记》 ,在剧中饰演男主角屌丝尤东东,这是他的首部网络剧作品,从而正式进入演艺圈;同年,与文章、李雪健、宋佳合作主演抗战剧《少帅》,在剧中饰演男主角张学良的生死之交冯庸。
2015年1月29日,其参演的青春情感励志剧《长大》在东方卫视、天津卫视播出,在剧中饰演性格叛逆且有主见的仁华实习生谢南翔;4月,与陈晓、袁姗姗、郭晓冬合作出演都市爱情剧《云巅之上》,在剧中饰演牧歌;8月,与郑爽、杨洋、毛晓彤合作主演根据顾漫同名小说改编的都市青春偶像剧《微微一笑很倾城》,在剧中饰演愤世嫉俗的外文系才子曹光;9月,与戚薇、王晓晨、陈亦飞合作出演都市情感励志剧《你好乔安》,在剧中饰演女主角乔安的前男友、富二代陈骁。
2016年1月,与井柏然、Angelababy、李沁合作主演青春励志电影《微微一笑很倾城》,在片中饰演A大外文系才子曹光,这是他的首部电影作品;4月,与杨蓉、何奉天,张逸杰合作出演刑侦悬疑网络剧《美人为馅》,在剧中饰演身为黑盾组副组长的男主角韩沉 ;同年12月3日,与杨蓉获得“爱奇艺尖叫之夜”年度最受关注荧幕CP奖 。
2017年,与朱一龙合作主演的都市奇幻剧《镇魂》;同年,与张若昀、毛晓彤等合作主演的古装剧《霍去病》;而他与卜冠今等合作主演的都市情感剧《忽而今夏》也已杀青,进入后期制作 。
2018年,参演都市奇幻剧《镇魂》。2018年4月19日,参演的电视剧《忽而今夏》开播。主演的古装玄幻电影《缉妖法海传》上映;8月,入选了福布斯中国“30位30岁以下精英”榜(娱乐领域) ;9月8日,获得智族GQ年度人物盛典年度潜力艺人奖。12月18日,获得腾讯视频星光盛典年度口碑电视剧演员奖 ;12月31日,受邀参加了东方卫视跨年晚会,并现场演唱了歌曲《西安人的歌》。
2019年1月6日,与朱一龙共同演唱的歌曲《时间飞行》获得Q China 2018年度音乐盛典年度最佳影视歌曲奖。2月4日,参加2019年中央广播电视总台春节联欢晚会,与刘烨共同演唱歌曲《时代号子》 。3月16日,他被评选为LikeTCCAsia亚太区最帅100张面孔第48位 。4月18日,由邓科执导的民国美学推理剧《绅探》上映,白宇在其中饰演神探罗非 。5月4日,其参加的《我们都是追梦人—— “五月的鲜花”全国大中学生文艺会演》在CCTV-1播出,朗诵了《情景思政课》 ;与此同时,其作为“青春逐梦人”参加的浙江卫视文化旅游探索类节目《青春环游记》开播 。
白宇是一个可塑性很强的演员。(白百何评) 白宇拥有帅气的外表和热血仗义、单纯善良的性格。白宇在电视剧《长大》中,作为实习医生的他身着白大褂帅气挺拔,颠覆了传统医生的形象。(腾讯娱乐评)
白宇所饰演的冯庸不仅风度翩翩,而且还倜傥潇洒,他身穿细格纹马甲搭配白色衬衫,气质立显,清新俊逸,他因此被称作为“东北公子”。白宇在《少帅》中的表演把控自如、毫不输阵,他不仅演技出众,而且表现还抢眼。白宇作为90后青春面孔加入电视剧《少帅》,也为该剧增添了颇多活力和看点。