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焊的，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 [1]  。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 [9]  。

2016年1月，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 [8-9]  ；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 [10]  ；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 [27]  。

2017年，与朱一龙合作主演都市奇幻剧《镇魂》 [11]  ；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》 [12]  ；此外，他与卜冠今等合作主演了都市情感剧《忽而今夏》 [28]  。

2018年7月28日，主演的古装玄幻电影《缉妖法海传》上映 [13]  ；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） [29]  ；9月8日，获得智族GQ年度人物盛典年度潜力艺人奖 [30]  ；12月18日，获得腾讯视频星光盛典年度口碑电视剧演员奖 [31]  ；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》 [32]  。3月16日，他被评选为LikeTCCAsia亚太区最帅100张面孔第48位 [14]  。4月8日，发布单曲《北极耳语》 [33]  。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 [34]  。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》 [35]  ；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 [36]  ；7月，出演悬疑剧《沉默的真相》，饰演江阳 [37]  ；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 [38]  ；11月，确认主演电视剧《谢谢你医生》 [39]  。

2020年1月6日，主演的都市爱情剧《蓬莱间》在腾讯视频全网独播 [16]  ；5月28日，推出个人单曲《告一段落》 [17]  ；9月9日，被确认主演电视剧《乔家的儿女》 [40]  ；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 [20]  ；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） [21]  [41]  。

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 [22-23]  ；1月25日，与姚晨主演的都市情感剧《假日暖洋洋》开播在剧中饰演侯昊 [24]  ; 2月28日，在2020新浪微博之夜活动，获得“微博年度突破演员