林徽因1904年出生於浙江杭州一戶大戶人家，外人也許覺得光鮮亮麗，只有林徽因自己心裡知道，要聽話懂事，好好念書，才能讓自己和母親在這個家裡安穩度日。因為生母不得子嗣的緣故，在林家不得寵愛，父親另娶了程氏生了一個女兒四個兒子。也因為如此，林徽因一直嚴於律己，小小年紀就有不少的學問。
林徽因的父親林長民，在清末年代也是一位叱吒風雲的人物，作為當代的一名知識分子，他主動要求前往日本早稻田大學學習政治，他希望通過自己的學識和見識以開啟中國的立憲政體。
這個時代聯繫都是靠書信往來，林徽因也常在信裡與父親交流學問，父親很是喜愛這個女兒，常常不吝嗇誇讚，他在給林徽因的回信裡寫到：
徽兒知悉 得汝兩信我心甚喜 兒讀書進益 又馴良 知道理 我尤愛汝
林徽因對於父親這些信件都會妥善收藏好，每當閱讀完父親的書信後，她就會小心翼翼地把它們貼在了日記本上面。1916年，因為父親林長民在北洋政府任外交委員會委員一職，林家一家搬到了北平，當時12歲的林徽因進入北平培華女中，這是一所由英國教會創辦的學校。
林徽因與父親林長民
就這樣平平淡淡地過了3年，只是一場運動的來臨，林徽因的人生又開始改寫了。1919年5月4日的學生運動爆發，林長民辭去外交委員會委員一職，作為國際聯盟觀察員，在1920年林長民帶著林徽因一同前往歐洲考察。
林徽因在隨行期間，既是父親的翻譯也是秘書。林長民感概：要做一個天才女兒的父親，不是容易享的福，你得放低你天倫的輩分，先做到友誼的了解。
林長民帶著林徽因是有目的的，他有意讓林徽因多接觸了解他國的事務來增長自己的見識，並且讓她留在自己的身邊，耳濡目染自己的思想遠見，也暫時拋下家裡面的雜事，專注學識擴寬眼界，對事物能有自己獨到見解的能力。
到了英國倫敦後，林徽因便到聖瑪麗學院就讀了。家裡時常人來人往，有各路人士前來拜訪林長民。其中有一位就是徐志摩，被林徽因深深吸引的徐志摩其實已經在國內有了結髮妻子，但是依然沒有放棄追求林徽因，林徽因成為了他寫詩的靈感源泉：
在半空裡娟娟的飛舞認明了那清幽的住處等著她來花園裡探望飛揚 飛揚 飛揚……
這是一場無疾而終的愛戀，1921年，林家父女不辭而別，離開了英國倫敦，林徽因也受到了徐志摩的影響，開啟了對文學詩歌的熱愛，開始拜讀雪萊、拜倫、濟慈的作品。
1921年，林徽因隨父親回到了北平，他們在北平的居所位於雪池胡同。梁啓超的兒子梁思成常常登門拜訪，有著日本居住過往和正在清華學院就讀的梁思成跟林徽因十分投機，雙方的父親也有意結為親家。
某一次林徽因臥病在床，她囑咐父親代寫信給梁思成：思成足下，你到家想都好，徽病情已略輕減。徽命令我詳細寫信給你，這爸爸真是書記翩翩也，比你的爸爸如何？
1924年，由於梁林兩家父親希望培養出中西合璧的兒女，在他們的建議之下，梁思成和林徽因一起到美國留學。兩位父親希望他們能夠在異國他鄉相互照顧，互相陪伴，打好感情的基礎，兩個人也算投機，他們共同選定了建築學作為專業。
由於林徽因幾年前隨父親一起遊歐洲時，就了解到建築系這個專業，建築這個專業既需要美術功底，也需要精細的專業知識，林徽因認為這非常符合她的需求，既有藝術又有技術的結合。林徽因的觀點打動了梁思成，所以梁思成也確定了自己的專業方向為建築系。
只是林徽因選擇專業時並不是順利的，原因是賓大藝術學院的建築系並不接收女學生，因為這個專業經常需要加夜班繪圖，女孩子不方便，林徽因只能退而求其次選擇了美術系做為專業。
儘管林徽因沒有進入建築系，但是她依然選修了建築系學生所有的專業課程，還成為了建築系學生的助理教員，並且從自己的美術系順利畢業。
林徽因在1926年當地的《蒙大拿報》的採訪中跟記者說到：「等我回到中國，我要帶回什麼是東西方碰撞的真正含義。令人沮喪的是，在所謂的「和世界接軌」的口號下，我們自己祖國獨特的原創藝術正在被踐踏，應該有一場運動，去向中國人展示，西方人在藝術、文學、音樂、戲劇上的成就。但是絕不是以此去取代我們自己的東西。」最後，林徽因說：「一個女孩的價值最多體現在家庭中，我崇敬這裡的民主精神。」
不過林徽因的父親林長民，自從1909歸國後對政治的抱負始終不能實現，政治舞臺上的爭權奪利，軍閥混亂更是讓他厭倦不已，他不在知道自己未來的政治方向在哪裡。這時起了反奉心思的郭松齡正需要延攬人才，他專門派人說服林長民協助他，擔任他的智囊。
林長民以為郭松齡的反奉事件會成為這場民不聊生、軍閥混亂中新的曙光，欣然應允。懷著太多的美好願望，林長民獨自一人坐上了去東北的火車，臨行前也不曾同梁啓超打過一聲招呼，這一去就成了林長民的不歸路。最後由於反奉失敗，林長民殞命於戰亂之中。
梁啓超來信說到：「今天報紙上傳出可怕的消息，我不忍告訴你，又不能不告訴你，你要十二分鎮定，不可因刺激太劇，致傷自己的身體，徽因遭此慘痛，唯一的伴侶，唯一的安慰，就只靠你。林叔的女兒，就是我的女兒，何況更加你們兩個的關係，我從今以後，把她和思莊一樣看待。」
林徽因跟父親一直都像朋友一樣的相處，可是父親就這樣突然離世實在讓她悲痛萬分。正打算回國奔喪的林徽因被梁啓超勸阻下來，當下國內局勢混亂，為今之計只有繼續完成學業，好為日後回國做準備。
1928年初，林徽因和梁思成完成了學業，結束了留學生活，也收穫了愛情的果實，在回國之前，他們到歐洲的古典建築開始了他們的蜜月旅行。旅行期間，他們收到了父親的一封信：「思成，徽因，我將近兩個月沒有寫「孩子們」的信了。今最可以告慰你們的，是我的體子靜養極有進步。半月前入協和灌血並檢查，灌血後紅血球竟增至420萬，和平常健康人一樣了，你們遠遊中得此消息，一定高興百倍。」
而事實上，梁啓超一個月前在協和醫院剛剛做完一次失敗的腎臟切除手術，生命留給梁啓超的時間已經不到一年，他只盼著遠方的孩子們歸來了。
梁啓超
1928年8月初，梁啓超盼來了他的孩子們，他們在天津團圓共同生活了不到一個月就分別了，夫妻二人一同受聘到東北大學。就在他們離開後的一個月，梁啓超病情又發作住進了醫院，來年1月19日，梁啓超病逝。
27歲的梁思成和24歲的林徽因到了東北大學後，這時的東大沒有建築系，全系只有他們兩個人，夫妻二人需要搭建整個教育的框架，也需要承擔起繁重的教育。林徽因既是一位專業教師，同時也是梁思成的助手。在結合母校賓大的模式和符合中國國情，具有中國特色的建築教育的摸索下，他們創建了東大建築系課程體系。並增設《中國宮室史》《營造則例》《東洋美術史》等課程。
林徽因和梁思成在東北大學帶領起第一批建築系學生， 在學生管理上，梁思成與林徽因對學生紀律要求相當的嚴格。學生上課時教授點名，嚴格限制曠課。對考試作弊情況更是嚴懲不貸，規定了：凡建築系學生不論月考、期考，如查有夾帶或互相通融情事立即開除學籍，永不得回建築學系授課，嚴重施行，決不寬貸。正因為他們的嚴苛，東北大學建築系的學生學風嚴謹，刻苦認真，在當時國內高校成為美談。
1929年張學良校長設獎徵集東北大學校徽，林徽因參賽，她以象徵東北地理特色及其氣魄的長白山和黑龍江為主元素設計了「白山黑水」圖案。林徽因將校徽設計成圓形圖案，中心圓內的花朵上書有校訓「知行合一」；圓外圈上半部為環形半圓體，書有大篆字體的校名「東北大學」四字中間嵌入白山黑水圖案，圖案左側繪虎，右側繪龍，反映了東北虎的雄姿和黑龍江的喜龍之態。在眾多作品中，林徽因的作品獨受青睞，獲得了400銀元的獎勵。
1929年夏天，梁思成和林徽因第一個孩子出生於東北，為了紀念父親梁啓超，「飲冰室的」的主人，他們為女兒取名為再冰。寒冷的東北使林徽因肺病發作。1930年冬天，她只能辭去東北大學的工作，帶著剛剛一歲的女兒回到北平，在香山一帶靜心修養。
在香山期間林徽因沒有往日在建築系的神採奕奕，她寫的詩也多了幾分憂愁：山中有一個夏夜 深得像沒有底一樣黑影 松林密密的周圍沒有點光亮對山閃著只一盞燈 兩盞像夜的眼 夜的眼在看
徐志摩當時正在北平任教，他曾前往香山看望林徽因，走時他贈給林徽因最後一首詩：《你去》你去 我也走 我們在此分手你上哪一條大路 你放心走你看那街燈一直亮到天邊你只消跟從這光明的直線你先走 我站在此地望著你放輕些腳步別教灰土揚起我要認清你的遠去的身影直到距離使我認你不分明再不然我就叫響你的名字不斷的提醒你有我在這裡為消解荒街與深晚的荒涼目送你歸去……
1931年11月19日，原本徐志摩是要參加林徽因為外國駐華使節安排的演講會《中國建築藝術》。徐志摩搭乘上了從上海飛往北平的飛機，卻因為大霧天氣出了事故，飛機在山東境內撞山墜毀，34歲的徐志摩結束了一生。
1931年夏天，在東北大學工作了三年的梁思成決定離開東大建築系，回到北平。1932年，林徽因生下了他們的第二個孩子，因為那部中國古代建築經典《營造法式》的作者李誡，他們將兒子的名字取名為，從誡，作為紀念。
在北平的日子是林徽因最快樂的時光，親情、友誼、思索、創作。梁家人來客往，許多的文人雅士都渴望來「太太的客廳」領略林徽因的風採，傳說中的她妙語連珠。林徽因總是這個客廳裡的主角，任何話題她都可以有自己獨到的見地，不是盲目的觀點，她總能有理有據地從事情本身的來龍去脈去分析。
他們的好朋友金嶽霖評價她：擁有著獨有的天賦和才氣，她是一位擁有持續性的激情和創造力的女子，她擁有敏銳的感受力和鑑賞力，她擁有著人們所渴求的一切才能，林徽因是一個豐富多彩的女子。
1937年，由於「七七事件」爆發，梁思成與林徽因一家踏上了戰爭逃亡之路，在離開北平之前，林徽因的肺病已經被醫生囑咐不可再奔波了，只是即使沒有戰爭，林徽因依然是不安分的，她總是執著於創作，她的學生後來說到，如果她有好好養病，就不至於那麼早就離去了……
1941年金嶽霖在林徽因臥床不起的期間，前往李莊看望，他說徽因向往常一樣，充滿活力，依然侃侃而談，總是那樣執著與尋找藝術靈感，為著人性憂慮的同時揮灑著她的博愛。她無時不在的思想活動讓她無法安於病榻，不時地就會像又在發表演說，一會兒是佛像，一會兒是希臘風格，一會兒又回到她的家庭成員身上……」
生病的林徽因還在侃侃著梁思成性子慢，做事情總是不能分心，對於家中雜七雜八的事務總是應接不暇，就像那紐約中央火車站，從四面八方向他駛來，她或許會被火車碾著，但是梁思成肯定不會。她的趣味中和了梁思成的寡言，使得氣氛剛剛好。
1946年7月，戰爭平息了許多，在李莊這樣的陰雨綿綿，終日不見陽光，潮溼的環境下實在不利於林徽因養病，梁家搬回到北平，距離上次開始的流亡生活已經過去九年了，此時的林徽因虛弱、無力，只能靠著攙扶移動。
1947年林徽因的身體狀況開始急劇惡化，她無法再從事自己熱愛的事業，有時沮喪，有時勸自己不去多想。她時常想起往日高談闊論，談笑聲灑滿客廳，滿載歡歌地到野外考察和旅行的快樂時光，讓她顯得此時是多麼地孤獨、落寞、無助……
1947年12月，林徽因做了一個成功的手術，那個被結核病菌感染多年的腎臟成功摘除掉，死亡離林徽因暫時遠了一些……
經過這次大手術，在病床幾乎躺了七年的林徽因，即使此時的她已是瘦骨嶙峋，終於可以虛弱地站起來了，不曾安分的她迫不及待地穿上制服，參加到新中國的建設中。她被聘為北京市都市計劃委員會委員，人民英雄紀念碑建築委員會委員，她還當選為北京市第一屆人民代表大會代表，她為清華建築系地學生開設了《近代住宅》課程。
病床上的林徽因
1955年3月28日，因為是當時建築界「民族形式」的倡導者，一輩子研究中國古典建築的梁思成的「大屋頂」建築被批判浪費人力物力，此時的梁思成、林徽因雙雙病倒住進醫院。
「他們兩個人住在連著的兩個病房裡，門是可以通的。有一次我去看梁先生，他說你到隔壁看看。我不知道是什麼意思，到隔壁一看，林徽因林先生，她看到我講的第一句話是：我們難夫難婦。」——吳良鏞回憶
林徽因健談，也渴望與人交談，不舒服時她就暗自扯著嗓子，默默聽著旁人說著。如果身體真的承受不住，她就假裝自己在休息，聊天，事實上她已經聽不清別人所說的話了，交談過後的林徽因會疲憊、痛苦不堪，但是依然沒有讓旁人察覺出來。
1955年4月1日凌晨，林徽因的丈夫梁思成還在為著人民批判抱病鬱郁不得志時，林徽因卻已經走到了生命的盡頭，她離開了她的親人，離開了這座她愛著的美麗城市。悲痛萬分的梁思成雙重打擊，他為林徽因設計了墓碑，碑飾取自林徽因為人民英雄紀念碑設計的浮雕圖案。
一身詩意千尋瀑萬古人間四月天——金嶽霖在林徽因追悼會上贈輓聯一副