開學後，梁思成與林徽因回到了東北大學裏。理工學院是東北大學教學和生活環境最好的學院，巍峨的白樓聳立在沈陽北陵前沿，校門前是川流不息的河水，學校的教學條件非常好，圖書和儀器齊全，學生宿舍環境舒適，教授們每人一套小洋房。
回到東北之後的梁思成更加專心地沉浸到了工作中，也就是在這段時間裏，兩人接了兩個大工程：
第一個就是給吉林大學設計校舍，看到這個工程提案時，梁思成一下子就想起了在歐洲參觀的包豪斯的校舍，那高低不同的形狀把教學樓、實習工廠和學生宿舍完美地融合在一起。在林徽因的提議下，兩人決定采用花崗石和加固水泥來設計這棟大樓，將空間和線條緊密聯係在一起，表達時間與空間上的和諧性。
第二項工程是設計樓宇，它是交通大學計劃在遼寧錦州所建的一所分校。兩人在工作中各有分工，林徽因負責將想法和創意構思成草圖，而梁思成負責將草圖加以修訂、測量，訂成一份完整的設計圖。林徽因思維敏捷，有著與生俱來的建築天賦，就連梁思成也是自歎不如。無論是在文學、藝術、建築，還是在哲學方麵，她都有很深的修養。她可以作為一個嚴謹的科學工作者，和梁思成一同到村野僻壤裏調查古建築，測量平麵爬梁上柱，進行精確的分析比較；又可以和徐誌摩一起，用英語探討英國古典文學或中國新詩創作。她有哲學家的思維和高度概括事物的能力。
林徽因的兒子提及自己母親在建築方麵的成就時也是滿滿的驕傲：“母親應該專心文學，還是研究建築，對她個人更有意義也會更有成就？我認為，在母親身上，那種詩人的氣質，和建築藝術家的眼光，相得益彰，缺一不可。她的建築文章，尤其是早期的這類作品，寫得神采飛揚。譬如《平郊建築雜錄》，其中有幾篇，就被行家認為是研究中國古建築的範文。建築除了要有‘詩情畫意’之外，還要有‘建築意’，這是我母親最先提出來的主張。母親在文學和建築學兩方麵都有才華，但從1942年就發病，1955年3月21日病逝，隻活了五十一歲，她多方麵的才能未得發揮，實在是一件很悲慘的事。”