Wenn die Pullups nicht zu klein sind ( über 1,5 K Ohm) können die internen Schutzdioden die Spannung auf etwa 3,7 V begrenzen. Die anderen ICs am I2C Bus werden also auch nur etwa 3,7 V sehen.
Eventuell kann man ja auch gleich die ganze Schaltung auf 3,3 V umstellen.


Wenn die Schaltung ohnehin relativ viel Strom ( >10 mA) braucht (LCD, I2C, Tastatur etc.) dann man auch den Spannungsteiler nehmen.
Wenn die Schaltung aber sparsam sein soll und mit einer eher kleinen Batterie laufen soll, dann ist es besser den Controller mit 3V oder 3,3 V laufen zu lassen. Dann sollte man auch den Rest besser mit 3,3 V laufen lassen wenn es irgendwie geht. Selbst OPs und AD Wandler gibt es für 3,3 V, einige Controller dagegen schon nicht mehr für 5 V.