白宇1990年出生于陕西省榆林市吴堡县，他家住的土窑，出门是高坡，坡下是黄河，对岸就是山西。后来，白宇才能领悟这片山水对自己的性格养成起到的作用。
因为故土相对闭塞，外面传进来什么东西都很慢，虽然他是90后，但童年里的玩具其实都是80后玩过的。他滚的铁环是父亲亲手悍的，他的艺术启蒙是邻居伯伯放羊时唱的调子，或者爱唱歌的母亲常在家里哼的曲。陕北过年时，电视里都会放闹秧歌，白宇就自己搬个小板凳，假装是腰鼓，夹在腰边，跟着电视又唱又跳。
在吴堡县生活到小学二年级，他就跟着家人搬到榆林了，到榆林念了一年，又去了西安，上全寄宿的学校，一年只有寒暑假两次可以回家，在西安只上了一年，又转回榆林。2009年，白宇考入中央戏剧学院表演系，在校期间他还出演了《老顽固》、《意外突袭》等话剧。
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；同年，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，其主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；同年4月，与陈晓、袁姗姗、郭晓冬合作主演都市爱情剧《云巅之上》，在剧中饰演牧歌；同年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；同年9月，与戚薇、王晓晨、陈亦飞合作主演都市情感励志剧《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，与井柏然、Angelababy、谭松韵、李现合作主演青春励志电影《微微一笑很倾城》，在片中饰演女主角芦苇微微在网络上的前夫曹光，这是他的首部电影作品；同年4月，与杨蓉、何奉天，张逸杰合作主演刑侦悬疑网络剧《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2日，参演电影《骗爱天团》上映，饰演杨修贤；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，与朱一龙合作主演都市奇幻剧《镇魂》；7月，《建军大业》上映，饰演蔡晴川；同年，与张若昀、毛晓彤等合作主演古装剧《霍去病》；此外，他与卜冠今等合作主演了都市情感剧《忽而今夏》。
2018年，主演的古装玄幻电影《缉妖法海传》上映；8月，他还入选了福布斯中国“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，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8日，发布单曲《北极耳语》。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；7月，出演悬疑剧《沉默的真相》，饰演江阳；7月18日电影《银河补习班》上映，饰演成年马飞；9月2日，与王子异、魏晨共同演唱的爱国歌曲《少年的荣光》上线，收录于合辑《声在中国》中；11月，确认主演电视剧《谢谢你医生》。
2020年，主演的都市爱情剧《蓬莱间》在腾讯视频全网独播；5月28日，推出个人单曲《告一段落》；9月9日，被确认主演电视剧《乔家的儿女》；9月16日，主演的悬疑剧《沉默的真相》在爱奇艺迷雾剧场播出；10月20日，由中国视协演员工作委员会主办的第七届“中国电视好演员”网络投票结果公布，白宇获得中国电视好演员优秀演员（网剧组男演员）。
2021年，友情出演扶贫攻坚剧《山海情》播出，在剧中饰演丁世俊。
假日暖洋洋2021（待播） 饰演侯昊 导演姚晓峰 主演姚晨、董成鹏、张静初
山海情2021-1-12 饰演丁世俊 导演孔笙、孙墨龙 主演黄轩、张嘉译、闫妮
沉默的真相 2020-9-16 饰演江阳 导演陈奕甫 主演廖凡、宁理、谭卓
蓬莱间 2020-01-06 饰演白起 导演王奕丁 主演陈意涵、郑湫泓、季肖冰
谢谢你医生 2020 饰演白术 导演张睿 主演杨幂
乔家的儿女2020 饰演乔一成 导演张开宙 主演宋祖儿、毛晓彤、张晚意
绅探 2019-04-18 饰演罗非 导演邓科 主演尤靖茹、季晨
霍去病2019 饰演伯力 导演张健 主演张若昀、于朦胧、毛晓彤
镇魂 2018-06-13 饰演赵云澜 导演周远舟 主演朱一龙、辛鹏、高雨儿
忽而今夏 2018-04-19 饰演章远 导演吕赢 主演卜冠今、吕鹏
云巅之上2017-02-23 饰演牧歌 导演李慧珠 主演陈晓、袁姗姗、郭晓冬
美人为馅2016-10-24 饰演韩沉 导演李达超、梁辛全 主演杨蓉、何奉天、张逸杰
微微一笑很倾城2016-08-22 饰演曹光 导演林玉芬 主演郑爽、杨洋、毛晓彤
你好乔安2016-07-31 饰演陈骁 导演林妍 主演戚薇、王晓晨、陈亦飞
少帅2015-12-29 饰演冯庸 导演张黎 主演文章、宋佳、李雪健
长大2015-01-29 饰演谢南翔 导演林妍 主演白百何、陆毅、江疏影
屌丝日记2014-01-15 饰演尤东东 导演林妍 主演刘萌萌、黄一琳、许凝
银河补习班 2019-07-18 饰演成年马飞 导演邓超、俞白眉 主演邓超、任素汐
缉妖法海传2018-07-28 饰演裴文德（法海） 导演胡国瀚 主演黄蓉
建军大业 2017-07-28 饰演蔡晴川 导演刘伟强 主演刘烨、朱亚文、黄志忠
骗爱天团2016-12-02 饰演杨修贤 导演刘博文 主演童伟、王梁
微微一笑很倾城2016-08-12 饰演曹光 导演赵天宇 主演井柏然、Angelababy、李沁
2019-12-30 2019年腾讯星光大赏年度突破电影演员 《银河补习班》 （获奖）
2016-12-03 “爱奇艺尖叫之夜”年度最受关注荧幕CP奖（与杨蓉） （获奖）
2018-09-08 智族GQ年度人物盛典年度潜力艺人奖 （获奖）
2019-03-16 LikeTCCAsia亚太区最帅100张面孔第48位 （获奖）
2019-01-06 Q China 2018年度音乐盛典年度最佳影视歌曲奖 《时间飞行》（与朱一龙）（获奖）
2018-12-18 腾讯视频星光盛典年度口碑电视剧演员奖 （获奖）
2020-10-20 第七届中国电视好演员奖 中国电视好演员优秀演员（网剧组男演员） （获奖）
2018-10-9 互联网网络剧“最佳男演员” 忽而今夏 （提名）
2019-12-15 腾讯娱乐白皮书年度盛典 x 星推榜年度电影男演员 银河补习班 （获奖）
2020-12-5 2021爱奇艺尖叫之夜 ─ 年度口碑演员 沉默的真相 （获奖）
2016-12-22 “2016风格大赏”年度潜力艺人 （获奖）
2019-12-26 2019中国臻善奖-臻善之星 （获奖）
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（搜狐评）。
