林微因嫁给著名学者梁启超的儿子梁思成，是她的父亲林长民为她定的一桩婚事。
林徽因和梁思成的结合在当时可以说是新旧相兼，郎才女貌，门第相当。他们在婚前既笃于西方式的爱情生活，又遵从父母之命所结的秦晋之好可谓门当户对。
1924年6月，林徽因和梁思成在梁启超的安排下，游学欧美主攻建筑设计。
1928年，林徽因与梁思成在渥太华梁思成姐夫任总领事的中国总领事馆举行了婚礼。婚后育有一女（梁再冰），一子（梁从诫）。
新婚之夜，梁思成问她：“这个问题我只问一遍，以后再也不提，为什么你选择的人是我？”林徽因说：“这个问题我要用一生来回答，准备好听我回答了吗？”
1928年8月，夫妻偕同回国，一起受聘于东北大学建筑系。
二十世纪三十年代初，林微因同梁思成一起用现代科学方法研究中国古代建筑，成为这个学术领域的开拓者，后来在这方面获得了巨大的学术成就，为中国古代建筑研究奠定了坚实的科学基础。
从1930年到1945年，梁思成林徽因夫妇二人共同走了中国的15个省，190多个县，考察测绘了2738处古建筑物，很多古建筑就是通过他们的考察得到了世界、全国的认识，从此加以保护。比如像河北赵州大石桥、武义延福寺、山西的应县木塔、五台山佛光寺等。也正是由于在山西的数次古建筑考察，使梁思成破解了中国古建筑结构的奥秘，完成了对《营造法式》这部“天书”的解读。
林徽因协助梁思成完成了《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。
在文学方面，林徽因著述甚多，包括散文、诗歌、小说、剧本、译文和书信等作品。代表作有《你是人间四月天》，小说《九十九度中》，《林徽因诗集》。
林徽因的一生，既耐得住学术的清冷和寂寞，又受得了生活的艰辛和贫困。沙龙上作为中心人物被爱慕者如众星捧月般包围，穷乡僻壤、荒寺古庙中不顾重病、不惮艰辛与梁思成考察古建筑；早年以名门出身经历繁华，被众人称羡，战争期间繁华落尽困居李庄，亲自提了瓶子上街头打油买醋；青年时旅英留美、深得东西方艺术真谛，英文好得令费慰梅赞叹，中年时一贫如洗、疾病缠身仍执意要留在祖国工作。
林微因用一生的爱与奋斗圆满回答了新婚夜丈夫的问题。
