林徽因16岁时与徐志摩相识于伦敦，这不是他们的初次相见，林徽因这时还未有什么感情萌芽，只是偶尔在父亲外出时会感觉孤寂，心想着想找一个志趣相投的人来和她玩。
徐志摩初见林徽因时就因为她出众的才华气质和如花容颜而被吸引，面对如此炙热的情感，他已经完全忘记自己是一个有家庭的人，如果不是因为林徽因此时年幼，又与梁思成有着婚约，不知道徐志摩的感情会发展到怎样不可控制的地步，也许也是碍于林的父亲，两人的感情发展的异常缓慢。另一边的林徽因其实没有想要谈恋爱的意思，对徐志摩也只是有好感而已，在收到徐志摩的求爱信后，多少会有些手足无措，由她的父亲代为回信。信上说：足下用情之烈令人感悚，徽亦惶恐不知何以为答，并无丝毫嘲笑之意，想足下谅解了。
对于林徽因的婉拒，徐志摩并没有心灰意冷，而以为林徽因是介意他有夫之妇的身份，不配去追求她，于是在林徽因离开伦敦回国这段时间，徐志摩就忙着离婚。一边徐志摩的妻子张幼仪，也是不愿再去维持一段没有感情的婚姻，尽管已经怀孕了但还是答应了离婚。
离了婚的徐志摩满心欢喜的去见林徽因，但是其实林徽因在回国后不久就与梁思成开始谈恋爱了，但这并没有打击到徐志摩，他依然经常去找林徽因，有时梁思成也会吃醋，在门口贴了张纸条下逐客令。不过，徐志摩依然执着，找与林徽因有交集的地方，和她一起探讨诗歌、小说等，给了林徽因不少帮助，后来林徽因和梁思成就一起去美国留学了。有一次胡适来美国时，在林徽因给胡适的信中表示了过去了就不再提，只纪念着。直到林徽因从北京回北平养病，徐也来北平教书，这才又有了交集，不过也是没有多少发展。
后来一次徐志摩来听她的演讲，在途中飞机遇难。这对林徽因有不小的打击，于是梁思成去事发地找来飞机上的一块木头，林徽因就将木头悬挂于床头以此纪念徐。
对于林徽因和徐志摩的爱情故事，林徽因的女儿梁再冰说，两人之间只是友谊，没有爱情，对于16岁的林徽因已经结婚的徐志摩只是兄长，不是婚恋对象。林徽因也曾说过，徐志摩当时并不了解她，追求的只是他心中经过诗意美化过得她。
