１９３５年春转到上海爱国女中就读。一年半后，考入北平民 国大学政治经济系。 １９３６年１２月间，李林离开北平到太原，进入牺盟总会办的军政训练班第十二连，后来又为女生连——十一连的秘密的党支部书记。十一连前后有女学员190多人，她们来自全国16个省份，真可谓名副其实的娘子军。
１９４０年４月下旬，敌人从同蒲、平绥线调集大量军队，分兵三路猛扑洪涛山区，对我根据地腹地发动第九次扫荡。这次敌人出动8000多人，来势凶猛，规模空前。４月２５日晚上，我雁北地委、专署、六支队共1000余人，从洪涛山脚下向平鲁老城方向转移。为掩护部队，李林指挥警卫连边打边撤。正在这个时候，南北两边山头上的敌人一齐压了下来。经与地委负责同志急商后，李林带骑兵，顺沟向东冲杀，目的是吸引敌人的兵力，以保证一部分机关人员向西突围，另一部分机关人员和训练班就地隐蔽。李林一马当先冲在前面，身体几乎直立马上，双手左右开枪。他们很快突破了第一道防线。敌人被李林的骑兵打昏了头，误以为李林是突围主力，慌忙调转兵力向东面增援，姜胜带着人趁机翻过了南山。敌人发觉上了当，马上回头用机枪火力将李林等人压在沟底。李林悄悄摸到敌人机枪侧面，双枪齐发，敌人的机枪顿时哑了。沟底的战士们立即策马而起，杀出一条血路，突破了第二道防线。只要他们再继续向东冲过去，就可以安全突围了。这时，却从南山方向传来了激烈的枪声，李林马上判断出是姜胜一批人还没有完全突围出去。她马上带着骑兵又返回南山。从敌人背后射去一阵密集的子弹，敌人慌忙调转火力对付李林。李林估计姜胜已完全突围以后，才带兵转身向东进行第三次突围，而此时，鬼子兵已经如潮水般向他们涌来。就在冲到村后的羚羊山时，不幸战马中弹，李林从马背上摔了下来。这时她身边两名战士相继牺牲，自己右腿中弹，胸部也受了伤，但依然战斗不止，毙伤敌人数名，以致敌人只好对她远射，不敢近前。最后，李林从腰间抽出了一支小巧的八音手枪，镇定地扫了一眼：手枪里仅有一颗子弹。这时，李林感到腹部一阵剧痛袭来，那是三个月的胎儿在动。她下意识地用手抚摸了一下疼痛的腹部，用左手扶着土圪塄，咬紧牙关，猛地站立起来，将手枪对准自己的喉部，从容地扣动了扳机……年仅２４岁的李林壮烈殉国。