2004年，15岁的林源参演徐静蕾执导的《一个陌生女人的来信》，饰演少女时代的徐静蕾，这是她的首部电影作品。

2006年，参演孙红雷、陈小艺主演的电视剧《半路夫妻》，饰演孙红雷的女儿管阳阳；参演张一白执导的电影《好奇害死猫》，饰演短发另类的少女陌陌。

2009年，获赵宝刚钦点出演陆毅、王珞丹主演的电视剧《我的青春谁做主》。

2010年8月，林源主演的青春励志喜剧片《一只狗的大学时光》上映。

2011年，参演电视剧《非常90后》；8月，参演《你是我的幸福》，出演清纯靓丽的幼儿园老师汪会会；同年，接受第三方支付平台腾讯财付通邀请，担任其代言人，是中国内地首位担任此类产品代言的女艺人。

2012年1月，参演由张嘉译、小宋佳、程煜等主演的谍战电视剧《悬崖》，并凭借《悬崖》入围搜狐第二届电视剧盛典最佳女配角；9月，林源参与主演的唐人电影系列剧《刷新3 7》以周播的形式在东方卫视播出。

2013年4月，主演的电视剧《我的燃情岁月》播出，饰演女兵方捷；5月，与马天宇主演网络游戏玩家电影《百万爱情宝贝》。

2015年，主演古装电视剧《华胥引之绝爱之城》7月9日江西卫视、四川卫视黄金档播出，出演第一女主角文昌公主叶蓁，并与霍尊合唱主题曲《之子于归》。

2016年，主演的革命大剧《狭路》播出。参演的抗战剧《蚂蚱》播出。参演电视剧《和妈妈一起谈恋爱》。参演悬疑谍战剧《剃刀边缘》。

2016年9月，出演电视剧《地火熊熊》。

2018年，出演古装武侠电视剧《听雪楼》饰演池小苔。11月，参演的赵丽颖主演的电视剧《你和我的倾城时光》播出，饰演陈雅怡。