2010年3月26日，由約翰尼·德普、安妮·海瑟薇主演的科幻片《愛麗絲夢游仙境》上映，她在片中為少年愛麗絲配音；8月，與馬伊琍、賈一平合作出演古裝傳奇劇《經緯天地》，在劇中飾演少年尚小綾。之后，在兒童劇《淘氣包馬小跳》中飾演主角路曼曼，而該劇榮獲第二十八屆中國電視劇少兒“飛天獎”。

2011年4月，在都市情感劇《王海濤今年41》中飾演百惠。4月30日，在系列動畫電影《勞拉的星星在中國》通過海選為女主角勞拉配音 。同時為迪士尼《小叮當：拯救精靈大作戰》中主演莉茲配音。隨后，在迪士尼《小熊維尼與跳跳虎》第二季分飾兩角為雙胞胎小鼠配音。

2012年4月，在由陳小藝、徐帆、胡軍等主演的《青春四十》中飾演胡馨予 。

2014年，與宋丹丹、范明合作出演都市情感劇《美麗的契約》，并在劇中飾演劉小卉。

2017年10月17日，參演的由沈東執導的愛情故事片《六年，六天》在全國上映 。

2018年1月7日，參加第七屆北京國際網絡電影節閉幕式及頒獎盛典 。

2020年9月29日，主演抗疫題材時代報告劇《在一起》之《我叫大連》播出，在劇中飾演一名樂觀熱心的護士吳楠 。

2021年5月，參演的電視劇《完美的他》播出 ；11月，在湖南衛視電視劇《陪你逐風飛翔》中飾演花滑運動員劉菲 。

2022年3月10日，主演的都市奇幻愛情劇《才不要和老板談戀愛》在騰訊視頻播出 。

2007年以及2008年，李百惠分別參加了北京市第十四、第十五屆振興中華杯中小學生武術比賽，并獲得“女子初級劍”第一名金牌、“女子三路長拳”第一名金牌、“女子初級劍”第二名銀牌，“女子長劍”第二名銀牌。

2016年，李百惠以專業課前5名、高考文化課555分的成績考入中央戲劇學院表演系雙學位班 。

李百惠在一組寫真里，鏡頭前的她顧盼生姿、靈氣十足，一襲粉色刺繡紗裙優雅大氣，搭配絲絨發帶將長發簡單束起又增添了幾分俏皮，少女感滿滿 。（北青網評）