1940年代中期，林洙随家人躲避战争搬至昆明，就读于昆明天祥中学，中学老师为移居昆明的历史学家程应镠。抗战胜利后，林洙全家决定返乡，与此同时程应镠之弟，曾任远征军翻译的青年学者程应铨准备返回上海，程应镠遂将其弟介绍给林洙一家，望他们在路上相互照应。林洙之父极为欣赏程应铨。
1948年，林洙经其父极力撮合得以与程应铨交往，程应铨前往清华大学营建系（后改为建筑系）任教，林洙随同前往北京考大学，经程应铨引荐，拜见林徽因和梁思成夫妇，林徽因曾辅导其英语。但林洙并未考取任何一所大学。
1950年代初，在林洙父亲的催促下两人完婚，得到林徽因的资助得以在北京安家。二人结婚时，主婚人是梁思成。
1950年代中，因为程应铨的缘故，从未受过高等教育的林洙“受照顾”成为清华大学建筑系的一名系办秘书。两人育有一子一女。
1955年林徽因逝世，林洙未曾悼念。
1958年，程应铨被划为右派，林洙受牵连调职到图书馆当管理员，立即与程应铨离婚，带走两个孩子改姓林，不准程与孩子见面，并对程落井下石。林洙告诉程应铨：两年之内摘去右派帽子，可以复婚。由于林洙工资很低，养两个孩子很艰难。
1962年4月底清华校庆，林洙再次见到梁思成，毛遂自荐要帮助梁思成整理资料，此时梁思成子女均已结婚成家，梁思成独居，林洙经常找借口在梁思成家待至深夜，很快与梁思成发生肉体关系。仅一个多月后林洙与梁思成结婚。林洙嫁梁思成前，系里找程应铨谈话，问两人有无复婚可能，程应铨坚决否认，拒绝与林洙复婚。当时梁思成子女不反对其再婚，但梁的家人、朋友、其他学者、学生等众人皆坚决反对他林洙再婚，认为林洙人品卑鄙低劣，行径无耻。沈从文将林洙离开程应铨和再嫁梁思成统统归结为“本性上的脆弱”，并说“：“林洙就是爱钱。” 张奚若公开对梁思成表示，如果梁思成执意与林洙结婚，便与之绝交，张奚若言出必行，果然从此不与梁思成来往。刘敦桢在梁思成再婚之前给梁思成写了一封信，只有四个字「多此一举」。
1963年，清华图书馆贪污案爆发，林洙涉嫌借着学校图书室进书的过程贪污公款，调查组与梁思成沟通情况后。梁思成表示：“系里对林洙的怀疑不是空穴来风，有很多证据，如果林洙坦白贪污我可以帮林洙赔偿，如果林洙不承认但最终调查结果证明其贪污，那么我跟林洙就完了”。后来清华顾及梁思成面子，宣布中止对林洙调查，结论是：“现有证据不足以证明林洙一定贪污”。林洙后来单方面声称是她一位同事贪污，她被连累，但始终无法提供这位同事的姓名等一切相关信息，此案至今没有销案。
1968年前夫程应铨被批斗后自杀。
林洙与程应铨的儿子非常顽劣，女儿也非常平庸，梁思成表示无力管教，要求他们响应号召下乡离开梁家。
1972年梁思成去世后林洙拿走梁思成和林徽因的日记手稿等重要文献，用梁思成的存款将其子女办回城，儿子成为机关领导的司机，女儿成为梁思成纪念馆的工作人员。1987年，梁思成林徽因因为对国家古建筑保护的功绩，获得了自然科学一等奖，当时的奖金3万多元，被林洙拿走。
林洙在此后多年发表一系列极具争议的关于已经去世的林徽因和林洙前夫程应铨的负面言论，以及她与梁思成“爱情”的种种前后矛盾的文章和言论，被梁思成与林徽因的子女，程应铨的家人朋友，以及梁思成的家人朋友学生予以驳斥。2012年5月，梁启超送给梁思成和林徽因的《营造法式》被林洙拍卖，这部古代建筑界的天书，成交价218.5万元。营造学社汇刊，封面梁思成亲笔写下"林徽因珍藏，恕不外借"，也被林洙高价卖出。
林洙著有《梁思成、林徽因与我》。