民國9年(1920),隨父林長民遊歷歐洲。民國十二年(1923)參加新月社活動。民國十三年(1924)赴美留學,入賓夕法尼亞大學美術學院,選修建築學課程,獲美術學士學位。之後就讀於耶魯大學戲劇學院舞臺藝術系。民國十七年(1928),在加拿大渥太華與梁思成結婚。民國二十六年(1937),他和梁思成壹起閱讀並註釋了《唐朝西域記》(唐代建築及地名百余處),發現了唐代建築——五臺山布科吉。解放後,林在國徽設計、人民英雄紀念碑、景泰藍工藝創新等方面做出了突出貢獻,並創作了《林詩集》。
1955年4月1日,林逝世,享年51歲。