1955年林徽因逝世之後，林洙一直陪伴著梁思成，"我們的感情也是在那段時間急劇升溫的。"以及"林先生去世時，梁公也因肺結核病在同仁醫院住院，後來聽說他出院了，住在諧趣園養病。於是我帶著"請罪"的心情去諧趣園探望他。一路上我盤算著怎樣問候他，並解釋一下沒能去探視林徽因的原因。自然什麼原因也不能自圓其說，反正不管怎麼說，我無論如何也得去看望他了。沒想到一見了他，我竟一句話也說不出來，眼淚不住地往外滾，一下便伏在他肩上哭了起來，反過來倒是梁先生來安慰我，他輕輕地撫著我說:……"值得注意的是，當時的梁思成剛剛喪偶，而林洙卻並未離婚，甚至1955年她和程應銓的第二個孩子才出生。
然而在接受另一次採訪時，林洙卻表示在林徽因逝世七年之後，即1962年她利用業餘時間主動為梁思成整理資料。通過這種方式，兩人開始頻繁接觸併產生了感情。
根據林洙書中的描寫:一天，梁思成於是鼓足勇氣，半是忐忑，半是自嘲，給她寫了一封大膽的信:真是做夢沒有想到，你在這時候會突然光臨，打破了這多年的孤寂，給了我莫大的幸福。你可千萬千萬不要突然又把它"收"回去呀!假使我正式向你送上一紙"申請書"，不知你怎麼"批"法?……我已經完全被你"俘虜"了……署名是"心神不定的成"。林洙當面看完了這封信，梁思成卻害怕唐突了她，囁嚅著說，我以後……再不寫這樣的東西了……林洙一聽到這樣的話，陡地覺得傷心。她撲到她敬愛的師長和朋友的懷裡，放聲大哭起來。沒有海誓山盟，沒有花前月下，他們只是決定，從此以後生活在一起。
1962年，林洙與梁思成結婚。這樁婚姻遭到梁思成生活圈子裡各方面的激烈反對。當年，是梁思成親自為程應銓和林洙做主婚人，而如今，程應銓的師長卻娶學生的妻子為妻，這幾乎超越了中國知識分子的道德底線。偏偏這位學生又曾為師長的不公遭遇仗義執言而蒙冤。梁思成的弟妹們聯名給他寫了一封抗議信，梁思成與林徽因多年的好友張奚若曾對梁聲稱若執意與林洙結婚便與梁絕交，並果然從此不與梁來往。據程應銓對朋友表示，林洙與梁思成結婚時，系裡曾經徵求過他的意見，並問有沒有複合的可能，被程一口回絕。林洙和程的一對兒女也隨了林姓。
對於梁思成第二次婚姻除了異議之外，也有竭力贊成者，對此，楊永生先生也有一段文字記述，他寫道:這裡，首次向大家披露一件事實:梁思成與林洙結婚還驚動了時任北京市委第一書記、市長彭真同志。在他們婚後不久，北京市政府召開一些研究城市建設問題的會議，梁思成應邀參加。會後，副市長吳晗拉著梁思成說:"思成，坐我的車，到我家來坐坐。"到了吳晗家裡，吳晗說:"前些時候，彭真同志問我，你們為什麼反對梁思成結婚，他的生活需要有人照顧嘛!"梁思成向吳晗介紹了林洙的情況，評述了他們的婚姻經過並說他與林洙相識已有十四年之久了。吳晗同志一邊聽著，一邊點頭。臨告別時，吳晗又說，彭真同志讓我轉告你，他說"你告訴梁思成，'我支持他們的婚姻!'"梁思成回家後，非常高興地對林洙說:"現在我們的婚姻得到了第一書記的支持"。
在梁家的客廳裡，原本掛著一幅由著名油畫家李宗津所畫的林徽因像。林洙和梁思成結婚後，取下了這幅畫。為此梁再冰曾打了林洙一巴掌，並拂袖而去。此事當時從清華一直傳到北大。
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