说起古建筑考察来，可以说是梁思成和林徽因及营造学社成员对中国文化最大的贡献。中国文化的一大特征是：重文史，薄技艺。诗词义典，浩若烟海；匠作之书，廖若晨星。尤其是建筑，在士大夫文人看来，是器物之术，不值得研究。因此，尽管中国的古建筑巍峨耸峙、斗拱飞檐，十分独特壮观，但关于古代建筑的理论总结却几乎缺失，虽然有两部关于建筑的古书留传下来，一部是宋代《营造法式》，一部是清代的《清工部工程做法则例》，但这两部书，由于缺乏传承和注释，已经仿佛天书，无人能懂。
早在梁思成在美国哈佛大学读建筑学研究生的时候，梁启超就将《营造法式》寄给他，希望儿子能破解它。然而要破解这部天书，就必须找到宋以前的建筑，对照实物、寻找答案。因此，当梁思成和夫人建筑学家、诗人林徽因回国后，便与营造学社的几名成员一起，开始了在中国大地上的古建筑考察。这在中国历史上是破天荒的第一次。
１９３２年１０月，把事业当做自己生命的林徽因从家务中挣脱出来，和梁思成一道对北平郊区古建筑进行考察。他们的第一个目标是京郊的卧佛寺。原来，作为一个游客游山的时候，林徽因较少注意到它的建筑格局，现在却从这熟悉的牌楼殿堂中看到了它独特的建筑。考察完毕，他们夫妇俩又合作完成了《平郊建筑杂录》一文，发表在《中国营造学社汇刊》１９３２年１１月第３卷第４期。她在这次考察报告《平郊建筑杂录》的开篇中写道：
这些美的存在，在建筑审美者的眼里，都能引起特异的感觉，在“诗意”、“画意”之外，还使人感到一种“建筑意”的愉快。这也许是个狂妄的说法。
但是，什么叫做“建筑意”？我们可以从下面林徽因描写自己的感受的文字中找出一个比较近理的含义或解释来。
顽石会不会点头，我们不敢有所争辩，那问题怕要牵涉到物理学家，但经过大匠之手艺，年代之磋磨，有一些石头的确会蕴含生气的。天然的材料经人的聪明建造，再受时间的洗礼，成美术与历史地理之和，使它不能不引起赏鉴者一种特殊的性灵的融会，神志的感触，这话或者可以算是说得通。
无论哪一个巍峨的古城楼，或一角倾颓的殿基的灵魂里，无形中都在诉说，乃至于歌唱，时间上漫不可信的变迁；由温雅的儿女佳话，到流血成渠的杀戮。他们所给的“意”的确是“诗”与“画”的。但是建筑师要郑重的声明，那里面还有超出这“诗”、“画”以外的“意”的存在。
眼睛在接触人的智力和生活所产生的一个结构，在光影可人中，和谐的轮廓，披着风露所赐予的层层生动的色彩；潜意识里更有“眼看他起高楼，眼看他楼塌了”凭吊与兴哀的感慨；偶然更发现一片，只要一片，极精致的雕纹，一位不知名匠师的手笔，请问那时锐感，即不叫它做“建筑意”，我们也得要临时给它制造个同样狂妄的名词，是不？
从前面牌楼一直到后殿，都是建立在一条中轴线上。从游廊向东西方向，再折而向北，其间虽有方丈客室和正殿的东西配殿，但一气连接，直到最后面，又折而东西，回到后殿左右，这一周的廊，东西１９间，南北４０间，成一个大方形，中间虽立着天王殿和正殿，却不像普通的庙殿，将全部寺院用“四合头”式，前后分成几进是少有的。
文章强调要“慧眼识珠”，要从众多平庸的建筑中寻找真正的艺术杰作，北平郊区的古建筑非常多，但大多是明清时期的，真正辽元时期的很少，也就是说，真正具有历史、艺术价值的并不是很多。因而，这要求他们必须做到“慧眼识珠”。在文中他们指出：卧佛寺的“平面布置，在唐宋时代很是平常，敦煌壁画里的伽蓝都是如此布置。在日本各地也有飞乌平安时代这种的遗例。在北平一带（别处如何未得详究），却只剩这一处唐式平面了。所以人人熟识的卧佛寺……值得游人将来重加注意的”。
从卧佛寺出来，林徽因和梁思成一行人又驱车直奔香山之南的法海寺。法海寺在香山通八大处马路的西边不远处，是一个很小的山寺。这座袖珍般的寺院，建在山坡上，寺门却在一里多远的山坡下，走路的人很少注意到山谷碎石堆里的那座小建筑物。
这座寺院建于明正统四年，为御用太监李童集资兴建的。虽历经修缮，仍具明代早期的建筑特点。殿宇依山势层迭而上，气度轩昂。山门即护法金刚殿，宽三间，保存有明代前期的旋子彩画。山门里面的高台上，有天王殿的遗址和伽蓝、祖师二堂。正中的大殿，面宽五间、黄瓦庑殿顶，金碧辉煌，掩映在苍松翠柏之间。殿内有明代巨幅神像壁画，栩栩如生，很为精湛。
林徽因却意外地发现了这座寺院拱门的建筑特色，她在《平郊建筑杂录》中写道：
因为这寺门的形式是与寻常的极不相同：有圆拱门洞的城楼模样，上边却顶着一座喇嘛式的塔——一个缩小的北海白塔。这奇特的形式，不是中国建筑里所常见。
这圆拱门洞是石砌的。东面门额上题着“敕赐法海禅寺”，旁边陪着一行“顺治十七年夏月吉日”的小字。西面额上题着三种文字，其中看得懂的中文是“奄巴得摩乌室尼渴华麻列（造字“口牛”）吒”，其他两种或是满蒙各占其一个。
他们又驱车直奔香山之南的法海寺。法海寺门的特点，“主要的却是它的式样与原先的居庸关相类似。从前居庸关上有一座塔的，但因倾颓已久，无从考其形状，不想在平部竟有这样一个发现。虽然在《日下旧闻考》里法海寺只占了两行不重要的位置，一句轻淡的‘门上有小塔’，在研究居庸关原状的立脚点看来，却要算个重要的材料了”。
至于杏子口的“三座小龛，虽不能说是真正的建筑遗物，也可以说是与建筑有关的小品。不止诗意画意都很充足，‘建筑意’更是丰富，实在值得停车一览。至于走下山坡到原来的杏子口里往上真真瞻仰这三龛本来庄严峻立的形势，更是值得”。
由此可见，梁思成和林徽因有着丰富的建筑史知识和独到的审美眼光，能见人所未见，发人所未发。行文生动活泼，这篇考察报告，甚至可以称作游记散文。记述准确而又有条理，文笔活泼生动，妙趣横生，读起来丝毫没有学究气。
１９３３年９月，林徽因和梁思成、刘敦真、莫宗江等人前往大同考察古建筑。几年之前，他们就有前往大同考察的愿望，因为那里是南北朝佛教建筑艺术的中心，有许多有价值的古建筑，是研究古建筑的学者必去之地。
他们乘坐一辆破旧的汽车，一路颠颠簸簸，好不容易才到达大同。下车后，又找不到一间干净的旅馆安身。只好到梁思成在美国时的同学李景熙（大同火车站站长）家里住宿。而一日三餐的饮食，则在一家酒楼吃一大碗汤面（这还是向大同市当局求援得到的）。
他们着重对华严寺和善化寺作了测绘，并有可喜的发砚。如华严寺的大雄宝殿是在已知道的古代木建筑中体形最为巨大的。薄伽教藏是公元１０３８年建成的佛经图书馆。又如善化寺三圣殿建成于公元１１２８到１１４３年，也有自己的特点。这些发现，都对辽金建筑嬗变的研究有价值。对此，林徽因感到非常高兴。她曾说：“回想在大同善化寺暮色里面向着塑像瞠目结舌的情形，使我愉快得不愿忘记那一刹那人生稀有的，由审美本能所触发的锐感。”
考察完华严寺和善化寺后，林徽因、梁思成等人到云冈考察石窟。云冈石窟建造在绵延的峭壁上，在一个又一个的石窟里，是一座座精美的佛像等石雕艺术品。它是“中国早期佛教史迹壮观”，“更是后魏艺术之精华——中国美术史上一个极重要时期中难得的大宗实物遗证”。
但是多年来，对云冈石窟的研究却少之又少，直到近代才陆续有学者进行研究。例如日本人伊东忠太，我国著名历史学家陈垣等，但他们的研究大都致力于考察云冈石窟所受的外来影响，从纯建筑艺术角度进行研究的，林徽因和梁思成等则是开了首例。
当林徽因一行来到云冈石窟时，面前的景象一片荒凉。周围的山上光秃秃的，没有树，连草都很少。地里的庄稼矮小而又杂乱，一片荒芜的景象。看来，很少有人来这里游览。果然，他们连住的旅馆都没有，只好在一家农户的一间连门窗都没有的屋子里住了三天。当地气候让他们难以忍受。中午炎热，晚上寒冷，吃的当然只能凑合，土豆和玉米面糊糊已经是不错了。
在这样艰苦的环境下，他们每天不顾风吹日晒，爬到石窟前进行认真的测绘、考察，坚持将云冈石窟的建筑艺术作了系统的研究，而且很快写出了论文《云冈石窟中所表现的北魏建筑》，发表在《中国营造学社汇刊》１９３３年１２月第３卷第３、４期上。
该文是一篇严谨的学术论文。作者以丰富的中外建筑知识和中国历史知识，运用比较研究的方法，以实事求是的科学态度对云冈石窟作了三个方面的研究：一是石窟建造的年代、其布置与构造；二是石窟中石刻上所表现的北魏建筑物，如塔、柱、斗拱、屋顶等等；三是石窟中飞仙的雕刻以及上面的雕饰花纹的题材、样式等。林徽因等人将云冈石窟和敦煌石窟，以及希腊、日本的建筑艺术作了比较，得出这样的结论：
“云冈石窟所表现的建筑式样，大部为中国固有的方式，并未受外来多少影响，不但如此，且使外来物同化于中国，塔即其例。……在结构根本原则及形式上，中国建筑两千多年来保持其独立性，不曾被外来影响所动摇。所谓受印度、希腊影响者，实仅限于装饰雕刻两方面，在雕刻上只强烈地触动了中国雕刻艺术的新创造。其精神、气魄、格调，根本保持着中国固有的，而最后却在装饰花纹上，输给中国以大量的新题材，新变化，新刻法，散布流传直至今日，的确是个值得注意的现象。”
林徽因和梁思成从日本学者的调查中得知，在应县有一座１１世纪的宝塔，当地人称作“应州塔”。为了在出发前确定这座塔到底还在不在，梁思成在没有电话的情况下，想出一个好办法。他写信到“山西应县最高等照相馆”，弄到一张应县木塔的照片。林徽因看到照片后说：“阿弥陀佛！亏思成倾心的不是什么电影明星，要不，凭他的执着劲，全都能追得到。”有趣的是，这家照相馆索要的酬金很特别，只是要一点北京的信纸和信笺，因为他们那儿没有纸店。一座云冈石窟他们整整看了三天，搞了许多素描和拓片。然后，他们又考察辽、金时代的巨刹华严寺和善化寺。这项工作结束以后，梁思成和莫宗江要去应县考察木塔，林徽因和刘敦桢返回北平，整理资料。
１９３４年夏天，林徽因、梁思成继去年９月云冈石窟考察之后，又来到山西吕梁山区的汾阳。他们去了县城东北霍山南麓考察广胜寺。洪洞县距广胜寺约４０里，前２０里虽是平原，但地势渐高，路悬谷中。林徽因抬头望望，左右土崖遍是青苗，头上一线蓝天，烈日当空，心中实在乏味；后２０里渐渐斜坡，盘绕上下，直上高岗，再回头看看低矮的农舍，又极富诗情画意。快到广胜寺时，又是一片平原，满地石片，如同一道干涸的河床，几乎一棵茅草也不长，但气象开朗宏阔，展现出北方风景粗犷的性格。
广胜寺院建于东汉建和元年（公元１４７年），经唐、宋、元历代重修，明清两代又予以补葺，分上下两寺和水神庙三处。他们从霍泉出发，进入广胜下寺，这是一座很别致的元代建筑，前殿五开间，悬山式，殿内仅有两根柱子，梁架施大爬梁，承形如人字柁架，构造奇特。梁思成大叫，叹为观止。