1999年，十七歲的白歆惠便被臺灣凱渥模特經濟公司發掘出道娛樂圈，之后六年白歆惠主要擔任凱渥模特公司的專屬模特。
2005年，白歆惠出演了個人的首部影視作品，她與林依晨，鄭元暢、汪東城合作出演了根據同名日劇改編的愛情偶像劇《惡作劇之吻》，白歆惠在劇中飾演了開朗率性的白惠蘭。
2006年，白歆惠與明道、蔣怡、杜德偉聯袂主演了都市言情劇《天使情人》，并在劇中飾演了性格迷糊但心地善良的女主角黎希艾。
2008年，白歆惠與陳喬恩、阮經天、陳楚河共同主演都市愛情劇《命中注定我愛你》，白歆惠在劇中飾演了自信堅強的石安娜。
2009年，白歆惠又在與戴君竹、廖語晴、李佳豫合作主演的偶像長劇《閃亮的日子》中飾演了女主角方以安，白歆惠也憑借在此劇中的表演獲得了臺灣電視金鐘獎戲劇類最佳女主角提名；同年，白歆惠還與陳夙雰、楊慶煌、江美玲共同出演年代情感劇《蘭心飄芳》。
2010年，白歆惠除了在與隋棠、藍正龍、溫升豪聯袂主演的愛情喜劇《偷心大圣P.S.男》中飾演了氣質名模江淑貞之外；她還出演了個人的首部大銀幕作品，她與謝承均、張雁名、劉心悠合作主演了懸疑愛情片《魚狗》 。
2011年，白歆惠與陳意涵、崔始源、李東海共同主演了根據日本漫畫改編的中日韓三國合拍劇《華麗的挑戰》，劇中白歆惠飾演了外形亮麗且過目不忘的江南琴；同年，白歆惠又與吳中天、寇世勛、卓文萱合作主演了抗戰偶像劇《勇士們》，白歆惠在劇中飾演了抗日名將張自忠的夫人李敏惠；此外，白歆惠還與梁正群、康丁、陶傳正共同主演了電視電影《溫暖的憂傷》。
2012年，白歆惠與溫升豪、莊凱勛、海倫清桃合作主演了現代情感電影《候鳥來的季節》，并在片中飾演了女主角朱含櫻；同年，白歆惠還在與梁赫群、徐愛心、趙駿亞共同主演現代愛情劇《陽光正藍》中飾演了機智成熟的女主角李美涓。
2013年，白歆惠除了與明道、李沁、胡兵聯袂主演了浪漫愛情偶像劇《如果我愛你》之外；她還與李宗翰、白卉子、王伊合作出演了古裝神話劇《聊齋4》，這也是白歆惠首次出演的內地以及古裝作品。
2015年，白歆惠領銜主演了《臺北愛情捷運》系列電視電影《傻瓜與睡美人》，并在片中飾演了看似婚姻美滿但實際卻相當寂寞的少婦葉晨曦。
2016年，白歆惠先是主演了都市職場喜劇片《銷售奇姬》；隨后，她主演的現代恐怖片《幽靈醫院》全面上映。
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