2000年，林依晨为了帮弟弟换新电脑，报名参加台北捷运报举办的第一届“捷运超美女”竞赛并获得冠军。
2001年考入国立政治大学韩文系，随后签约周子娱乐，开始陆续参与一些MV及广告的拍摄。
2002年，林依晨主演个人首部电视剧作品《十八岁的约定》，正式出道；5月11日，在TVBS-G黄金娱乐台节目《元气唱片行》中担任助理主持人，首次主持外景。
2003年，主演青春偶像剧《我的秘密花园》，饰演个性古灵精怪的范小敏；9月12日，在喜剧电影《中国功夫少女组》中饰演少女组合成员之一叶丽珠。
2004年，林依晨主演的个人大银幕处女作《飞跃情海》上映，并凭该影片入围金马奖最佳女主角；4月4日青春偶像剧《我的秘密花园Ⅱ》在台湾中视首播，此剧在播出后收视率平均高达3.7；6月29日，林依晨在青春偶像剧《爱情合约》中饰演网咖的小老板成晓风，并为该剧首次献唱主题曲《孤单北半球》，而这首歌亦获得KTV和手机铃声下载连续12周冠军。
2005年，在古装神话爱情剧《天外飞仙》中饰演调皮捣蛋的七仙女（小七），上演董永与七仙女的凄美爱情故事，这是其首次挑战古装角色，该剧开播一周便在南京地区的日平均收视率高达3.2，使林依晨在两岸三地赢得了颇高的人气与关注度，正式进军内地市场；9月，主演青春偶像剧《七年级生》，饰演拉拉队队长吴雅莉；同年，在偶像剧《恶作剧之吻》中饰演笨拙且不失可爱、莽撞又不失天真的袁湘琴，该剧在台湾播出后不但荣登偶像剧冠军宝座，更是称霸周日尼尔森总排行榜，并以4.53、4.36、4.07包办尼尔森周日收视前三名，随后湖南卫视买下该剧在中国大陆的播出版权，更名为《甜蜜再恋》于2009年1月首播，引起收视热潮。
2006年，主演励志偶像电视剧《东方茱丽叶》在台湾八大综合台首播，林依晨在剧中饰演个性勇往直前、不畏挫折、具有极大设计天赋的林濑穗，取得了不俗的收视成绩，该剧于2008年7月登陆湖南卫视，收视份额高达3.18%。
2007年，主演的偶像剧《恶作剧之吻》的续集《恶作剧2吻》在台湾中视首播，以3.43平均收视率达成11连霸，刷新偶像剧有史以来首播最高收视纪录，而林依晨亦凭借此剧荣膺第43届金钟奖戏剧类最佳女主角，成为偶像剧史上折桂金钟视后的第一人。
2008年，主演武侠剧《射雕英雄传》，饰演冰雪聪明的黄蓉；11月主演偶像剧《我的亿万面包》，饰演野蛮女友曾善美。
2009年，签约爱贝克思（AVEX），进军歌坛；10月发行个人首张音乐专辑《幸福遇见》，专辑发售两天便取得销量突破两万张的成绩；11月13~16日，林依晨受邀在香港葵青剧院主演舞台剧《男人与女人之战争与和平》，这是其首次出演舞台剧，同时挑战小公主、小狐狸及“贱人”等几个高难度角色。
2010年，推出个人第二张专辑《美好的旅行》，专辑延续林依晨自出道以来一贯的清新自然风格，是其个人魅力在音乐上的一次全景释放，发行次日唱片销售数字达21,688张，突破首张专辑成绩，这也使林依晨在歌手道路上逐渐走向成熟。
2011年，林依晨由于身体原因发表声明：将暂停电视剧的拍摄工作，但并不会退出娱乐圈，未来重心将会放在电影上；18日都市爱情剧《我可能不会爱你》在民视无线台首播，林依晨在剧中饰演行动力满满、仗义执言的程又青，该剧在播出后以平均收视率2.80的成绩成为2011年民视收视率最高偶像剧，林依晨凭借此剧获得第47届金钟奖戏剧节目最佳女主角。
2012年，湖南卫视买下《我可能不会爱你》在中国大陆的播出版权，6月21日于金鹰独播剧场首播，该剧开播便在省级卫视晚间电视剧中取得收视第一的成绩，更以1.29的高收视创造了湖南卫视3个月以来的电视剧收视纪录，此后，该剧还在韩国、香港、日本及新加坡等地区播出，飙高的收视率使得林依晨口碑、人气皆满贯，话题效应一直不断；10月14日，主演的偶像爱情故事《恋爱恐慌症》在中国内地上映，林依晨饰演的是一个誓言不再轻易相信爱情的七年级生梁若晴。
2013年，林依晨推出首部图文书《美好的旅行》，该书回忆演艺十年的心路历程以及对人生各个阶段的思考；8月14日古装青春偶像剧《兰陵王》于大陆首播，林依晨饰演兰陵王妃杨雪舞，此剧在播出后获得市场份额百分之3.15，46城收视平均收视率百分之1.145的成绩，而大结局不仅问鼎收视冠军，更是创下自身最好收视纪录1.786，同时也创下浙江卫视2012年开播剧的最高收视；9月，林依晨正式暂别演艺圈，赴英国学习一年。
2014年，主演的警匪悬疑喜剧片《甜蜜杀机》在台湾上映，林依晨在片中饰演刚从警校毕业的暴冲的新进菜鸟女警官高依萍，此影片于3月7日在中国大陆上映；10月24日，爱情电影《我的情敌是超人》上映；12月，林依晨于英国伦敦大学中央演讲与戏剧学院硕士学位毕业。
2015年，主演的都市爱情片《杜拉拉追婚记》上映，林依晨饰演干练独立的职场女强人杜拉拉。
2016年，参与录制户外真人秀节目《非凡搭档》；9月23日，主演的职场爱情电影《234说爱你》上映，林依晨在片中饰演一个刚刚步入社会的职场新人简沛熏，这是其首次尝试大尺度类电影作品。
2017年，林依晨获得微博之夜微博年度女神；4月14日，其主演的爱情喜剧电影《爱情冻住了》上映，她在片中饰演都市女性曾梅宝；21日，与陈晓、姜武合作主演的悬疑惊悚类型影片《神秘家族》全国上映，其在片中饰演阳光又活泼的高中生苗苗；6月，搭档刘烨领衔主演都市情感剧《老男孩》，她在剧中饰演麻辣人师林小欧。
2019年，搭档张彬彬领衔主演的古装武侠剧《小女花不弃》在浙江卫视播出，她在剧中饰演圣女花不弃，被传说为唯一能打开宝藏的“密匙”，卷入多方争夺。
小女花不弃2019-01-08 饰演花不弃 导演查传谊 主演张彬彬
老男孩2018-03-04 饰演林小欧 导演刘俊杰 主演刘烨
兰陵王2013-08-14 饰演杨雪舞 导演钟澍佳 主演冯绍峰，陈晓东，魏千翔
我可能不会爱你2011-09-18 饰演程又青 导演瞿友宁 主演陈柏霖，王阳明，陈匡怡
我的亿万面包2008-11-16 饰演曾善美 导演林合隆 主演郑元畅，黄文星，吴建飞
射雕英雄传2008-07-19 饰演黄蓉 导演李国立 主演胡歌，袁弘，刘诗诗
恶作剧2吻2007-12-16 饰演袁湘琴 导演瞿友宁 主演郑元畅，汪东城，唐禹哲
东方茱丽叶2006-06-03 饰演林濑穗 导演王明台 主演吴尊，任达华，张睿家
天外飞仙2006-01-15 饰演玉小七 导演李国立 主演胡歌，窦智孔，韩雪
恶作剧之吻2005-09-25 饰演袁湘琴 导演瞿友宁 主演郑元畅，汪东城，许玮甯
爱情合约2004-06-29 饰演成晓风 导演许肇任 主演贺军翔，张睿家，林逸宏
我的秘密花园Ⅱ2004-04-04 饰演范小敏 导演杨冠玉 主演梁又琳，张天霖，杨谨华
七年级生2003-08-26 饰演吴雅莉 导演王晓海 主演贺军翔，张睿家，陈德烈
我的秘密花园2003-01-12 饰演范小敏 导演杨冠玉 主演梁又琳，张天霖，杨谨华
名扬四海2003-01-07 饰演小燕如 导演蔡岳勋 主演尤秋兴，阿妹妹，修杰楷
紫色角落2002-05-23 饰演Stacy 导演王毓雅 主演陈建州，杨千霈，张孝全
18岁的约定2002-04-02 饰演夏晓彤 导演江丰宏 主演施易男，张毓晨，许玮伦
神秘家族2017-4-21 饰演苗苗 导演裕涣 主演陈晓，姜武，惠英红
爱情冻住了2017-04-14 饰演曾梅宝 导演傅天余 主演凤小岳
234说爱你2016-09-23 饰演简沛熏 导演张玮真 主演秦昊，简宏霖
我的情敌是超人2016 饰演心心姐姐 导演柯孟融 主演柯震东，张晓龙，徐子珊
杜拉拉追婚记2015-12-04 饰演杜拉拉 导演安竹间 主演陈柏霖，周渝民，林珍娜
甜蜜杀机2014-01-17 饰演高依萍 导演连奕琦 主演苏有朋，吴中天，林柏宏
恋爱恐慌症2011-10-14 饰演梁若晴 导演龙毅 主演陈柏霖，李易峰，陆明君
2012 第47届台湾电视金钟奖戏剧节目女主角奖 我可能不会爱你 （获奖）
2008 第43届台湾电视金钟奖戏剧节目女主角奖 恶作剧2吻 （获奖）
2005 第5届华语电影传媒大奖最佳女演员 浮生若梦 （提名）
2003 第40届台湾电影金马奖最佳女主角 飞跃情海 （提名）
林依晨工作时表现非常敬业，工作之余的她却十分低调，她产量不多，几乎是一年一部，即使当红封后，在她身上也看不到丝毫浮躁，这种低调的性格让她越来越走出指责，成为大家心目中的“高品质明星”。（新浪网评）
林依晨凭借好运气一出道便是女一号，多年来形象清新，洁身自爱，私底下的她既是大学高材生，也热爱阅读，她看的大多与演艺圈无关的书本，可见其生活常识方面的吸收多元化发展。（凤凰网评）
生活中的林依晨随性，按自己的节奏生活，准备好了就复出拍戏，想休息时就在法国过自己的小日子。在英国伦敦读研学习表演的一年时光里，林依晨经常她素颜出镜，和华人留学生一起游欧洲的照片，娃娃脸的她看起来就像刚进校园的大学生，放缓了生活的节奏，让她重新找到真实的自己。（新浪网评）
