林徽因，原名徽音，曾以“薇音”为笔名。闽县(今福州市)人，出身于官宦世家。祖父林孝恂进士出身，历官浙江金华、孝丰等地。父林长民毕业于日本早稻田大学，擅诗文，工书法，曾任北洋政府司法总长等职。清光绪三十年(1904年)六月，徽因生于浙江杭州，随祖父母居住。5岁，由大姑母林泽民授课发蒙。8岁，移居上海，入虹口爱国小学学习。1916年，因父在北洋政府任职，举家迁往北京。她就读于英国教会办的北京培华女中。1920年4月，随父游历欧洲，在伦敦受到房东女建筑师影响，立下了攻读建筑学的志向。在此期间，她还结识了诗人徐志摩，对新诗产生浓厚兴趣。翌年，随父回国，仍到培华女中续学。1923年，徐志摩、胡适等人在北京成立新月社，徽因常常参加新月社举办的文艺活动，曾登台演出印度诗人泰戈尔的诗剧《齐德拉》，饰演主角齐德拉公主，台词全用英语。她流利的英语和俊秀的扮相，在文艺界留下深刻印象。
1924年6月，林徽因和梁启超长子梁思成同时赴美攻读建筑学。由于当时美国宾州大学建筑系不收女生，她改入该校美术学院，而主要仍选修建筑系的课程，实现了自己的志愿。1927年夏，从美术学院毕业后，又入耶鲁大学戏剧学院学习舞台美术设计半年。1928年春，她同梁思成结婚。8月，夫妻偕同回国，一起受聘于东北大学建筑系。林徽因在到职前先回福州探亲，曾应福州师范学校和英华中学之请，作《建筑与文学》和《园林建筑艺术》的演讲。又为其叔林天民设计福州东街文艺剧场。翌年，到东北大学讲授《雕饰史》和专业英语。
1931年，她受聘于北平中国营造学社。次年，为北平大学设计地质馆和灰楼学生宿舍。在此后数年中，她多次深入晋、冀、鲁、豫、浙各省，实地调查勘测了数十处古代建筑，单独或与梁思成合作发表了《论中国建筑之几个特征》、《平郊建筑杂录》、《晋汾古建筑调查纪略》等有关建筑的论文和调查报告，还为署名梁思成的《清式营造则例》一书写了绪论。这是一本研究我国古代建筑必读的重要工具书。
林徽因在从事建筑科学研究之余，也开始从事文学创作。1931年4月，她的第一首诗《谁爱这不息的变幻》以“徽音”为笔名，发表于《诗刊》第二期。以后几年中，又在《诗刊》、《新月》、《北斗》、天津《大公报》、《文学杂志》等，先后发表了几十篇作品。大部分是诗歌，也有散文、小说、戏剧和文学评论。她的诗多数是以个人情绪的起伏和波澜为主题，探索生活和爱的哲理。诗句委婉柔丽，韵律自然，受到文学界和广大读者的赞赏，奠定了她作为诗人的地位。当时，她曾应聘为北平女子文理学院外语系讲授《英国文学》课程，负责《大公报·文艺丛刊·小说选》，还担任《文学杂志》的编委。她经常参加北平文学界读诗会等活动。1936年，平津各大学及文化界发表《平津文化界对时局宣言》，向国民政府提出抗日救亡的八项要求，徽因是文艺界的发起人之一。
在林徽因的著作中，建筑学家的科学精神和作家的文学气质揉合得浑然一体。她的学术论文和调查报告，不仅有严谨的科学内容，而且用诗一般的语言描绘和赞美祖国古建筑在技术和艺术方面的精湛成就，使文章充满诗情画意。而在文学作品中也常用古建筑的形象作比喻。如《深笑》一诗中，就以古塔檐边无数风铃转动的声音，比喻笑声的清脆悦耳，直上云天，既贴切，又新颖，别具一格。由于她兼通文理，在建筑学和文学创作上都显露出惊人的才华，所以在30年代就享有“一代才女”的美誉，被列入当时出版的《当代中国四千名人录》，与冰心、庐隐同为著名的闽籍女作家。
1937年夏，她在山西五台山地区发现我国最古老的一座木结构建筑——建于唐代的佛光寺大殿。正当她要进行深入研究时，“七七”事变爆发，她-中断野外调查工作。不久，北平沦陷，全家辗转逃难到昆明。次年，她为云南大学设计了具有民族风格的女生宿舍。1940年，她随梁思成的工作单位中央研究院迁到四川宜宾附近的李庄，住在低矮破旧的农舍里。
颠沛流离的生活和艰苦的物质条件，使她肺病复发。在病榻上，她通读了廿四史中有关建筑的部分，为写《中国建筑史》搜集资料，经常工作到深夜。几年中，她协助梁思成完成了《中国建筑史》初稿和用英文撰写的《中国建筑史图录》稿，初步实现了他们在学生时代就怀有的心愿。这个时期，她的文学作品不多，在她若干诗稿中，迷惘、惆怅、苍凉、沉郁已代替了战前那恬静、飘逸、清丽、婉约的格调。诗中时时流露出关怀祖国前途、命运的情愫。
抗战胜利后，林徽因全家于1946年8月回到北平。不久，她为清华大学设计教师住宅，并接受校外的设计任务。1948年5月，她在《文学杂志》发表了《病中杂诗》9首。同年底，清华大学所在的北平郊区解放了。解放军包围古都北平。林徽因夫妇想到城内无数巍峨壮观、雕梁画栋的古建筑也许将毁于战火，忧心如焚，寝食不安。1949年初，突然两位解放军同志来到她家，摊开北平-，要求他们用红笔圈出一切重要文物古迹的位置，以便万一大军-攻城时尽可能予以保护，这使他们十分感动，消除了对共产党的疑虑。他们立即应解放军的请求，编写《全国文物古建筑目录》。此书后来演变成为《全国文物保护目录》。
北平解放后，林徽因受聘为清华大学建筑系教授，担任《中国建筑史》课程并为研究生开《住宅概论》等专题课。从1949年9月到1950年6月，她与清华大学建筑系的几位教师一起完成了中华人民共和国国徽图案的设计任务。
1950年，她被任命为北京市计划委员会委员，对首都城建总体规划提出了有远见的意见。她以极大的科学勇气和对人民、对历史负责的精神，反对拆毁城墙、城楼和某些重要古建筑物的错误主张，力主保存北京古城面貌，并提出修建“城墙公园”这个既能保存古文物又可供人民憩息的新设想。
1951年，她担任人民英雄纪念碑建筑委员会委员，承担为碑座设计纹饰和花圈浮雕图案的任务。她关心传统手工业的复兴，为濒临停业的景泰蓝、烧瓷等传统工艺品设计了一批具有民族风格的新式图案，亲自参加试制，并为工艺美术学院培养研究生。
1952年，她参加中南海怀仁堂的内部装修设计，还参加在北京召开的亚洲及太平洋区域和平会议。翌年，她当选为中国建筑学会第一届理事会理事。担任《建筑学报》编委、中国建筑研究委员会委员。1954年6月，她当选为北京市人民代表大会代表。
中华人民共和国成立后，林徽因迸发出前所未有的旺盛精力，不但出色地完成了所担负的工作和教学任务，而且还与梁思成合作写了《城市规划大纲》、《中国建筑发展的历史阶段》等学术论文。为《新观察》等刊物撰写了10几篇介绍我国古建筑的通俗读物。但到了1954年，她的身体已极度衰弱，所承担的《中国建筑史》课程，几乎一大半是躺在床上讲授的。1955年4月1日，病魔终于夺走了她的生命，享年51岁。她的遗体安葬在八宝山革命公墓，墓碑下方有一块刻着秀丽花圈的汉白玉。这原来是为天安门前人民英雄纪念碑碑座雕饰试刻的一个样品，人民把它作为一篇独特的无字墓志铭，奉献给它的创作者林徽因。