2015年1月29日，与白百何、陆毅合作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；4月，与陈晓、袁姗姗合作主演都市爱情剧《云巅之上》，在剧中饰演牧歌；8月，与杨洋、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1月，与井柏然、Angelababy合作主演青春励志电影《微微一笑很倾城》，在片中饰演曹光，这是他的首部电影作品；4月，与杨蓉主演刑侦悬疑爱情网络剧《美人为馅》，在剧中饰演身为黑盾组副组长的男主角韩沉；7月15日，客串的电影《陆垚知马俐》上映，在片中饰演马俐同桌；12月2日，友情出演的电影《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，主演都市奇幻剧《镇魂》，饰演男主角赵云澜；7月，电影《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》；同年，与卜冠今主演都市情感剧《忽而今夏》，饰演男主角章远。

2018年7月28日，友情出演兼领衔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《寂寞的季节》《西安人的歌》。

2019年1月6日，白宇演唱的歌曲《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，白宇主演的民国美学推理剧《绅探》播出，饰演男主角神探罗非；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》在中央电视台综合频道播出，朗诵了《共和国的脊梁》；同日，其作为“青春逐梦人”参加的浙江卫视文化旅游探索类节目《青春环游记第一季》开播；7月18日，主演的电影《银河补习班》上映，在片中饰演成年马飞；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。

2020年1月6日，领衔主演的都市爱情剧《蓬莱间》在腾讯视频全网独播，饰演灵物医生白起；5月28日，推出个人单曲《告一段落》；9月16日，领衔主演的悬疑剧《沉默的真相》在爱奇艺迷雾剧场播出，在剧中饰演坚守正义、追寻真相，最终以身殉道的检察官江阳，并凭借该剧获得2021爱奇艺尖叫之夜年度口碑演员奖；9月25日，白宇主演的电视剧《忽而今夏》入围第32届电视剧“飞天奖”优秀电视剧奖；10月7日，白宇凭《沉默的真相》入围釜山国际电影节亚洲内容大奖最佳主演；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1月12日，友情出演扶贫攻坚剧《山海情》播出，在剧中饰演丁世俊；1月25日，与姚晨领衔主演的都市情感剧《假日暖洋洋》开播，在剧中饰演侯昊；2月28日，在2020新浪微博之夜活动，获得“微博年度突破演员”；7月1日，友情出演的电影《1921》上映，在片中饰演蔡和森；7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，与于和伟、刘烨等人合作表演《破晓》；8月17日，领衔主演的家庭情感剧《乔家的儿女》开播，在剧中饰演善良刚毅、有担当的男主角乔一成。

2022年2月2日，参加《中国梦·我的梦——2022中国网络视听年度盛典》，参与表演歌舞运动秀《出征》与杨幂讲述演唱《骄傲的少年》；4月27日，与陈坤领衔主演的古装历史传奇剧《风起陇西》播出，剧中饰演性格温和、有聪明才智的靖安司副司尉荀诩，凭借在该剧的表现获得中央广播电视总台第1届中国电视剧年度盛典年度突破男演员奖；5月27日，参加的悬疑推理节目《开始推理吧》在腾讯视频播出。10月27日，白宇领衔主演的《乔家的儿女》入围第33届电视剧“飞天奖”优秀电视剧奖；11月4日，与杨幂领衔主演的医疗情感关怀剧《谢谢你医生》播出，剧中饰演才华横溢、技术精湛的医生白术。

2023年1月21日，参加《2023年中央广播电视总台春节联欢晚会》，参与表演开场节目《花开种花家》，出演微电影《我和我的春晚》，参与演唱歌曲《未来我来》；1月24日，参加《奋进新征程——2023中国网络视听年度盛典》表演节目《风起陇西》片尾曲《我不要熄灭在风中》；3月10日，特邀出演的喜剧电影《保你平安》上映；4月15日，与马伊琍领衔主演的现代都市电视剧《龙城》播出，并为剧集演唱插曲《守心人》；5月26日，白宇领衔主演的《乔家的儿女》《风起陇西》皆入围第二十八届上海电视节白玉兰奖“最佳中国电视剧”；9月7日，与倪妮领衔主演的悬疑情感剧《西出玉门》播出。11月28日，领衔主演的电视剧《前途无量》开机并官宣阵容。

2024年2月3日，参加《同心向未来——2024中国网络视听年度盛典》演唱《西出玉门》原声带歌曲《狂风袭来》 ；2月9日，参加《2024年中央广播电视总台春节联欢晚会》，与胡夏演唱《剑魂》并担任《山河诗长安》特邀配音；2月24日，参与录制的《2024年中央广播电视总台元宵晚会》播出，白宇出演《万象长安》；3月28日，参加《2024电视剧品质盛典》。5月2日，参加的沉浸式剧情推理综艺《开始推理吧第二季》播出。5月4日，参加中央广播电视总台《闪光的青春——2024五四青年节特别节目》演唱歌曲《敬所有的美好》。。8月18日，领衔主演的电视剧《前途无量》播出。11月1日，领衔主演的电影《焚城》上映，饰演黎杰峰。

2017年3月，参与联合国世界野生动植物日的宣传推广，通过公益视频和社交媒体等形式发声，号召群众积极参与野生动植物的保护，捍卫自然环境。

2018年8月，作为“正能量偶像”参加第一期“一带一路”青年倡议活动。

2018年8月20日，中国扶贫基金会官宣青年演员白宇成为中国扶贫基金会教育扶贫爱心大使，助力善行100、美好学校联合公益项目，与大家一起关注乡村教育扶贫事业，关注孩子的健康成长。

2018年10月，白宇为善行100项目录制公益广告，并参与CCTV-6电影频道《光影星播客》的公益特辑录制， 11月24日起，公益广告及公益特辑在CCTV-6电影频道陆续进行播出 。

2019年3月，白宇为云南省昭通市巧家县的乡村孩子们捐赠2000个美术包；3月7日，前往甘肃省积石山保安族东乡族撒拉族自治县爱心包裹受益学校探访，与孩子进行爱心互动。

2019年4月，在白宇生日之际，在中国扶贫基金会天猫公益店中设立宇爱同行爱心基金，截至2021年，宇爱同行爱心基金累计已为8000余名乡村孩子送去爱心包裹。

2020年11月18日，白宇担任西安文化旅游推广大使。

2021年7月，为河南暴雨灾情捐款50万元。

2021年9月，中国扶贫基金会和白宇携手走入第4年，并以教育发展爱心大使身份，继续助力乡村孩子的教育发展，助力城乡教育均衡。

2021年10月，中国扶贫基金会教育发展爱心大使白宇参与公益倡导活动#半碗饭行动#，支持乡村孩子获得均衡营养，健康成长。

2021年10月至12月，中国扶贫基金会教育扶贫爱心大使白宇第4年继续支持善行100项目。

2017年，白宇被拍到与演员刘萌萌共度情人节。2018年，白宇去横店探班女友，两人恋情正式曝光。

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）。