2010年3月26日，由约翰尼·德普、安妮·海瑟薇主演的科幻片《爱丽丝梦游仙境》上映，她在片中为少年爱丽丝配音；8月，与马伊琍、贾一平合作出演古装传奇剧《经纬天地》，在剧中饰演少年尚小绫。之后，在儿童剧《淘气包马小跳》中饰演主角路曼曼，而该剧荣获第二十八届中国电视剧少儿“飞天奖”。
2011年4月，在都市情感剧《王海涛今年41》中饰演百惠。4月30日，在系列动画电影《劳拉的星星在中国》通过海选为女主角劳拉配音 。同时为迪士尼《小叮当：拯救精灵大作战》中主演莉兹配音。随后，在迪士尼《小熊维尼与跳跳虎》第二季分饰两角为双胞胎小鼠配音。
2012年4月，在由陈小艺、徐帆、胡军等主演的《青春四十》中饰演胡馨予 。
2014年，与宋丹丹、范明合作出演都市情感剧《美丽的契约》，并在剧中饰演刘小卉。
2017年10月17日，参演的由沈东执导的爱情故事片《六年，六天》在全国上映 。
2018年1月7日，参加第七届北京国际网络电影节闭幕式及颁奖盛典 。
2020年9月29日，主演抗疫题材时代报告剧《在一起》之《我叫大连》播出，在剧中饰演一名乐观热心的护士吴楠 。
2021年5月，参演的电视剧《完美的他》播出 ；11月，在湖南卫视电视剧《陪你逐风飞翔》中饰演花滑运动员刘菲 。
2022年3月10日，主演的都市奇幻爱情剧《才不要和老板谈恋爱》在腾讯视频播出 。
2007年以及2008年，李百惠分别参加了北京市第十四、第十五届振兴中华杯中小学生武术比赛，并获得“女子初级剑”第一名金牌、“女子三路长拳”第一名金牌、“女子初级剑”第二名银牌，“女子长剑”第二名银牌。
2016年，李百惠以专业课前5名、高考文化课555分的成绩考入中央戏剧学院表演系双学位班 。
李百惠在一组写真里，镜头前的她顾盼生姿、灵气十足，一袭粉色刺绣纱裙优雅大气，搭配丝绒发带将长发简单束起又增添了几分俏皮，少女感满满 。（北青网评）
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