林莉曾入選國青女排，2011年與姚迪等隊友合作獲得世青賽季軍。作為福建陽光城女排的後防中堅，林莉與隊友合作在2014-2015賽季幫助福建陽光城獲得第六名。
2015年首次入選國家隊，身披15號球衣，並迅速成為主力自由人。隨隊獲得同年女排世界盃冠軍。
2016年里約奧運會備戰，林莉雖然在世界女排大獎賽分站賽狀態有所起伏，但參加了總決賽表現尚可，並獲得最佳自由人進入了大獎賽最佳陣容，如願進入中國女排里約奧運會12人參賽名單，這也是林莉首次參加奧運會。最終奪得女排金牌以及當選最佳自由人。
2022年10月24日晚，林莉在新浪微博宣布退役，今後將於福建工程學院任職。[2]