2002年，林伊婷参加第二届CCTV舞蹈大赛并获得优秀表演奖。2003年，参加第七届桃李杯舞蹈赛获表演二等奖。2004年，参加第六届全国舞蹈赛，获得最受观众欢迎奖和表演一等奖。2006年，考入中央戏剧学院表演系，在校期间参演多部话剧。

2009年，出演个人首部电视剧《车师古道》，正式进入娱乐圈。2010年，林伊婷参演个人首部电影《你好宝贝》。

2012年，林伊婷搭档宁静、高虎出演年代剧《四川往事》，在剧中饰演孟若因；同年，参演张新建执导的年代剧《知青》，在剧中饰演山东屯里的上海知青杨晶晶；同年，搭档袁姗姗、朱媛媛、张世出演古装情感剧《十三格格新传》，在剧中饰演美琳格格；9月，与秦昊、崔智友搭档出演时尚偶像情感剧《城市恋人》，在剧中饰演性格干练的公司部门经理叶莺；11月，她与刘牧主演的历史传奇剧《汉口码头》播出，在剧中饰演聪明善良的蔡雪。

2013年，出演由黄渤、黄小蕾领衔主演的年代剧《青岛往事》，在剧中饰演阳光开朗的夏慧；同年，与陶飞霏、靳东共同主演了年代剧《情仇姐妹》，在剧中饰演叶紫桐的妹妹叶紫萱；8月，参演抗战题材剧《一个和八个》，饰演村姑桃花；10月，林伊婷、曹云金等主演的战争爱情剧《兵临村下》播出，林伊婷担任女主角张冉冉；11月，参演古装历史剧《上官婉儿》，在剧中演绎高宗李治的宠妃贺兰容儿；12月，林伊婷、罗晋等主演的青春爱情剧《爱的相对论》播出，在剧中饰演王妮。

2014年，在沈建宏、洪冰瑶、戴向宇领衔主演的励志偶像剧《花样跳水少年》中饰演跳水教练铃美；同年，搭档李宗翰、海陆、郑亦桐出演古装剧《剑侠》，剧中林伊婷素雅出镜，饰演青楼头牌玉秋；同年，主演的都市情感剧《跟我回家》，在剧中饰演性格泼辣的小女儿门家楣。

2014年12月，林伊婷搭档陈宝国、冯远征、牛莉出演年代剧《老农民》，林伊婷在剧中饰演赵有田的女儿小娥子，与牛莉演绎一对母女；同年，出演张东东执导的近代传奇动作剧《大道天行》。

2015年2月，搭档刘恩佑、何明翰、吕一出演抗战题材剧《刀光枪影》，在剧中林伊婷饰演豪情万丈、敢爱敢恨的秦心蓝。

2016年，林伊婷搭档聂远联袂出演年代传奇剧《黑网下星光》，在剧饰演厨艺超群的多面美人田丽华；同年，搭档柯震东出演民国传奇剧《舞樱》，在剧中出演大气优雅的满清格格。

2017年3月，林伊婷主演的都市商业剧《鸡毛飞上天》播出，剧中饰演村长陈金水的女儿巧姑；同月，受邀出席中国国际时装周，主演古装喜剧《降龙伏虎小济公》第二季，在剧中饰演白水仙；4月，林伊婷参演的都市情感剧《云巅之上》第二季播出，在剧中饰演国际导演李虹；随后，林伊婷出演改编自梁羽生同名的小说的武侠传奇剧《武当一剑》，饰演崑仑山上机智善良又胆识过人的公主西门燕。

2018年1月，携手李念、张博主演都市题材剧《大浦东》，饰演钱青青。

林伊婷毕业于中央戏剧学院表演系，科班功底深厚。无论是《鸡毛飞上天》中倔强又不失温柔的巧姑、《老农民》中的乡村姑娘小子、《青岛往事》中的大家闺秀夏慧，还是《跟我回家》中的星座痴妹门家楣，各种角色她都拿捏到位，表演精準而有层次，角色反差巨大，演技备受好评。在《鸡毛飞上天》剧中，穿戴上个世纪80年代服饰的林伊婷，整体造型也变得相当接地气，这与她生活中时尚靓丽的形象截然不同。林伊婷对角色的把握游刃有余，将外表温润如水内心却很有主见的巧姑演绎的真实可人。娴静温婉的古装美女、时尚干练的现代女性、澄澈质朴的村姑等角色中自如切换，率真可爱的好性格以及敢于挑战和突破自我的态度，让林伊婷收穫了越来越多观众的喜爱。（新浪娱乐评）