林徽因左手文學，右手建築，作為近現代第一代女建築家，在建築、工藝上面做出了寶貴探索和貢獻。可以歸納為實踐、理論和教育三個方面。
一、實踐上，野外考察，參與國家建設設計
一是從1930年到1945年，梁思成林徽因夫婦二人和同事餐風露宿，頂雨冒雪，深入晉、冀、魯、豫、浙等15省，190多個縣，登上爬下，考察測繪了2738處古建築物，通過他們的考察得到了世界、全國認識，從此加以保護。比如趙州大石橋、應縣木塔、五臺山佛光寺等。
二是參與了國徽、人民英雄紀念碑等設計。國徽圖案的設計工作，許多新的構思是她首先提出並勾畫成草圖。1952年，林徽因抱病參加，與助手一起完成了紀念碑須彌座的圖案設計。
組織了景泰藍的搶救和保護。1951年，林徽因深入工廠，研究改進工藝，設計了一批具有民族風格的新穎圖案，為「亞洲及太平洋區域和平會議「、「蘇聯文化代表團「獻上一批禮品，深受歡迎。
參與設計了八寶山革命公墓主體建築格局，分為墓區和骨灰堂兩部分，莊嚴肅穆。
1949年初，協助梁思成編寫了《全國文物古建築目錄》。其後又為保護北京古建築做出了積極努力。
1950年林徽因被任命為北京市都市計劃委員會委員兼工程師，提出修建「城牆公園「設想。
此外，主持或指導設計了雲南大學「映秋院」宿舍和清華大學「勝因院」宿舍等建築設計。
二、學術上，大膽創新，探索現代建築理論
一是大膽理論創新。她的論文包括《論中國建築之幾個特徵》、《平郊建築雜錄》(與梁思成合著)、《清式營造則例》第一章緒論、《晉汾古建築預查紀略》(林徽因、梁思成)、《由天寧寺談到建築年代的鑑別問題》(林徽因、梁思成)、《中國建築史》(遼、宋部分)、《中國建築發展的歷史階段》(與梁思成、莫宗江合著)。
其中，《論中國建築之幾個特徵》是首次由中國學者發表的關於論述中國建築的理論性文章之一。首次在理論上定義了中國建築的木框架結構體系的基本特徵。
提出了符合中國民族主義情結的價值判斷。運用當時國際上的藝術觀念與方法，將中國建築作為世界文明體系中一種獨特的系統進行論述、評價。澄清了西方學者對中國建築的曲解和誤讀。奠定了後來幾十年間用於分析評價中國建築的理論要點和基本框架。
二是最早關注民居建築學者之一。《平郊建築雜錄》的「建築意」，提出了具有原創性的中國建築美學概念。
由她執筆的《晉汾古建築預查紀略》中描述的民居狀況，是當時最早的關於民居實物的描述之一。
《現代住宅設計的參考》一文，在以清一色的古建築、文獻等研究論文為面貌的著作中，顯現作者的獨特眼光。
林徽因在一九五三年「關於首都文物建築保護問題座談會」上，提出了要保護民居住宅建築：「藝術從來有兩個系統，一個是宮殿藝術，一個是民間藝術，後者包括一些住宅和店面，如何保存這些是非常重要的。」她的發言得到了重視，對以後的古建文物保護工作起到了積極作用。
三是普及建築知識。1952年以後，林徽因當選為建築學會理事，並任《建築學報》編委。和梁思成翻譯了《蘇聯衛國戰爭被毀地區之重建》，為國家建設提供借鑑。先後撰寫了《中山堂》《北海公園》《天壇》《頤和園》《雍和宮》《故宮》等一組介紹中國古建築的文章。
三、教育上，蓽路襤褸，建築事業薪火相傳
一是參與創辦了東北大學建築系。1928年，梁思成、林徽因應邀來校創辦了建築系。梁思成任系主任，林徽因既當教師，又當助手。主講《雕飾史》和專業英語，這是當時最早開設專業英語的建築學系之一。
林徽因還參加了由校長張學良發起的徵集東北大學校徽圖案大獎賽，設計的「白山黑水「圖案一舉奪魁。
二是參與創辦了清華大學建築系。
一九四六年，在清華大學建築系成立之初，梁思成赴美國考察。林徽因承擔起組織工作。吳良鏞先生回憶到：「林徽因雖然經常臥病在床，卻能運籌帷幄，是一位事業的籌劃者，指揮者。
在建築系裡，林徽因首次開設了「住宅概論」課，系統教授現代住宅建築設計理論。某種意義上講，這是第一代建築理論家對中國建築文化的核心之回歸。
這兩所大學建築係為國家培養了大批建築專業人才。
還要指出一點，是林徽因影響了梁思成選擇了建築事業。1924年夏，兩人一同去美國學習建築學。梁思成這樣回憶：「我當時連建築是什麼還不知道，徽因告訴我，那是包括藝術和工程技術為一體的一門學科。因為我喜愛繪畫，所以我也選擇了建築這個專業。」這是徽因對建築事業做的另一個特殊貢獻吧。
業內專家和朋友這樣評價林徽因：
吳良鏞（兩院院士）：「一位了不起的中華第一女建築師，才華橫溢的學者。」
樓慶西（清華大學古建研究所所長）：「當之無愧地是我國建築歷史與理論這門學科的創始者與奠基者之一。」
蕭乾（作家）：「我不懂建築學，但隱約覺得徽因更大的貢獻，也許是在這一方面，而且她是位真正的無名英雄！」
卞之琳（詩人）：「她是她的丈夫建築學和中國建築史名家梁思成的同行，表面上不過主要是後者的得力協作者，實際卻是他靈感的源泉。」
1987年，清華大學申報的梁思成、林徽因和同事主持的《中國古代建築理論及文物建築保護的研究》榮獲國家自然科學一等獎。