Carriera Vincitrice di 14 titoli in singolare e 6 titoli nel doppio nel circuito ITF, il 18 settembre 2023 ha raggiunto la sua migliore posizione nel singolare WTA piazzandosi 31ª. Il 2 ottobre 2023 ha raggiunto il miglior piazzamento mondiale nel doppio alla posizione 80ª.
Lin ha debuttato nel circuito WTA all'Hong Kong Open 2014. Essendo passata dal torneo di qualificazione, sconfisse Wang Yafan, Raluca Olaru e Elitsa Kostova per un posto nel tabellone principale, dove simultaneamente ha registrato la sua primissima vittoria a livello WTA sconfiggendo Kristýna Plíšková al primo turno.
Nel 2017, la cinese ha vinto il suo primo titolo in doppio nel WTA '125' di Zhengzhou assieme a Han Xinyun. Nel 2019, con Wang Xinyu, vince il suo primo titolo di categoria International a Nanchang, battendo Peng/Zhang in finale. Nel 2022, raggiunge un'altra finale con Wang a Guadalajara, persa contro Christian/Marozava.
Nel 2021, Lin Zhu vince il suo primo alloro nel circuito '125', trionfando nel WTA di Seul ai danni di Kiki Mladenovic in finale (6-0 6-4).
2023, la migliore stagione in carriera: primo titolo WTA, primi ottavi slam e top-50 A gennaio, la cinese raggiunge per la prima volta in carriera gli ottavi di finale in uno slam all'Australian Open, eliminando Marino, la n°32 del seeding Teichmann e la n°6 del mondo Maria Sakkarī; tra le ultime sedici, si arrende ad Azaranka in tre set. Una settimana dopo, vince il suo primo titolo nel circuito maggiore a Hua Hin, sconfiggendo Lesja Curenko nell'ultimo atto (6-4 6-4). Grazie a questo ottimo inizio di anno, la cinese entra per la prima volta tra le prime 50 del mondo, facendo registrare il suo best ranking il 6 marzo al n°33. Successivamente, raccoglie altre tre semifinali WTA durante l'anno, a Monterrey, Birmingham e Cleveland. Allo US Open, raggiunge per la prima volta il terzo turno, dove perde da Belinda Bencic. A metà settembre, la cinese coglie la seconda finale WTA dell'anno a Osaka da prima testa di serie: nel match valevole per il titolo, Zhu si arrende alla giovane americana Ashlyn Krueger, con lo score di 3-6 6(6)-7. In ottobre, ottiene una wild-card per partecipare al "Master B" di Zhuhai: è inserita nel gruppo Rosa, assieme alle russe Veronika Kudermetova e Ljudmila Samsonova; nel match d'esordio contro Kudermetova, la cinese riesce ad avere la meglio per 7-6(5) 6-1. Nel secondo incontro, viene sconfitta da Samsonova in tre set, con il punteggio di 6-2 2-6 1-6. Nonostante tutte e tre abbiano terminato con una vittoria su tre match, grazie alla miglior differenza set, Zhu riesce a chiudere il girone al primo posto e a qualificarsi per la semifinale. Zhu Lin è la terza wild-card della storia del torneo a passare il proprio girone, dopo Zheng Saisai e Zhang Shuai. Nel match valevole per la finale, viene sconfitta nel derby contro Zheng Qinwen, con lo score di 5-7 6-4 1-6. Termina l'anno al n°36 del mondo, facendo registrare un best ranking di n°31 a settembre.
In doppio, Zhu raggiunge la finale di Hua Hin con Wang, persa contro Chan/Wu in due set.
2024: 3ª finale WTA Zhu inizia l'anno a Brisbane: dopo il bye, elimina Danielle Collins al tie-break del terzo set, prima di cedere alla n°2 del mondo Sabalenka, che le concede solo un game. A Hobart giunge fino ai quarti di finale, dove si arrende a Saville (6-3 1-6 4-6). All'Australian Open, dove difende il quarto turno del 2023, viene subito sconfitta da Océane Dodin. A Hua Hin, da seconda testa di serie e campionessa in carica, raggiunge la sua terza finale WTA, battendo Preston, Fruhvirtová, Rodionova e Wang, tutte in due parziali. Nell'ultimo atto, non riesce nella difesa del titolo, soccombendo a Diana Šnaider con lo score di 3-6 6-2 1-6. Uscita dalla top 50 supera un turno nel WTA 1000 di Miami ma nei tornei successivi viene sempre battuta al debutto fino alla stagione su erba: dopo il secondo turno a Birmingham, ottenuto battendo la numero 3 del torneo Cirstea, raggiunge per la prima volta il terzo turno a Wimbledon battendo Begu e Pavljučenkova prima di cedere al termine di due tie break alla qualificata neozelandese Sun. A causa di un infortunio al gomito la stagione della cinese si chiude dopo lo Slam britannico.
2025: rientro e lenta risalita in classifica Dopo sei mesi di inattività rientra nelle qualificazioni degli Australian Open dove viene però estromessa da Janicijevic. A causa della lunga inattività scivola oltre la trecentesima posizione in classifica e gioca prevalentemente tornei ITF tornando a disputare una finale - perdendola - in Corea solo a maggio. Grazie al ranking protetto torna a giocare un torneo WTA a Nottingham: qui ritrova subito la vittoria contro la qualificata Sasnovic ma perde al secondo turno contro l'americana Kessler. Sempre grazie al ranking protetto è ammessa al tabellone principale a Wimbledon dove però viene subito eliminata da Gracheva; la sconfitta provoca un'ulteriore crollo in classifica che la porta intorno alla cinquecentesima posizione. Ben presto però recupera posizioni grazie al buon risultato ottenuto nel WTA1000 canadese di Montreal: di nuovo ammessa per il ranking protetto supera Gracheva, la russa Aleksandrova e Suzan Lamens arrivando agli ottavi di finale dove viene battuta in tre set dalla spagnola Bouzas Maneiro; il risultato la riporta intorno alla posizione 300 del ranking 300. A Cincinnati perde al primo turno contro Lucia Bronzetti dopo aver avuto un match point e al termine di una maratona di quasi tre ore e mezzo. Sconfitta al debutto nei successivi tornei americani, compresi gli US Open, gioca una finale a livello ITF in Cina senza però riuscire a vincere il torneo. Nella parte finale della stagione ottiene una wild card per il WTA1000 di Pechino e utilizza di nuovo il ranking protetto a Wuhan ma in entrambi i casi perde al primo turno, rispettivamente con la russa Andreeva poi con l'australiana Joint. Ammessa al tabellone di Ningbo grazie ad una wild card batte Emma Raducanu al primo turno e poi supera a sorpresa la numero uno del torneo Andreeva, ottenendo il primo successo su una top 10 dall'agosto 2023 e il terzo in carriera; torna così a disputare dopo oltre due anni un quarto di finale WTA contro la russa Šnajder con la quale perde al terzo set; il risultato la riporta in top 200.
Statistiche WTA Singolare Vittorie (1) Legenda Grande Slam (0) Ori Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (0) Dal 2021 WTA 1000 (0) WTA 500 (0) WTA 250 (1)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finalePunteggio 1. 5 febbraio 2023 Thailand Open, Hua Hin Cemento Lesja Curenko 6-4, 6-4
Sconfitte (2) Legenda Grande Slam (0) Argenti Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (0) Dal 2021 WTA 1000 (0) WTA 500 (0) WTA 250 (2)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finalePunteggio 1. 17 settembre 2023 Japan Women's Open, Osaka Cemento Ashlyn Krueger 3-6, 6(6)-7 2. 4 febbraio 2024 Thailand Open, Hua Hin Cemento Diana Šnajder 3-6, 6-2, 1-6
Doppio Vittorie (1) Legenda Grande Slam (0) Ori Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (0) Dal 2009 al 2020 Dal 2021 Premier Mandatory (0) WTA 1000 (0) Premier 5 (0) Premier (0) WTA 500 (0) International (1) WTA 250 (0)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 15 settembre 2019 Jiangxi Open, Nanchang Cemento Wang Xinyu Peng Shuai Zhang Shuai 6-2, 7-6(5)
Sconfitte (2) Legenda Grande Slam (0) Argenti Olimpici (0) WTA Finals (0) WTA Elite Trophy (0) Dal 2021 WTA 1000 (0) WTA 500 (0) WTA 250 (2)
N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 27 febbraio 2022 Abierto Zapopan, Guadalajara Cemento Wang Xinyu Kaitlyn Christian Lidzija Marozava 5-7, 3-6 2. 5 febbraio 2023 Thailand Open, Hua Hin Cemento Wang Xinyu Chan Hao-ching Wu Fang-hsien 1-6, 6(6)-7
Circuito WTA 125 Singolare Vittorie (1) N.DataTorneoSuperficieAvversara in finalePunteggio 1. 26 dicembre 2021 Korea Open, Seul Cemento (i) Kristina Mladenovic 6-0, 6-4
Doppio Vittorie (1) N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 23 aprile 2017 Zhengzhou Open, Zhengzhou Cemento Han Xinyun Jacqueline Cako Julia Glushko 7-5, 6-1
Sconfitte (1) N.DataTorneoSuperficieCompagnaAvversarie in finalePunteggio 1. 18 maggio 2024 Clarins Open, Parigi Terra rossa Monica Niculescu Asia Muhammad Aldila Sutjiadi 6(3)-7, 6-4, [9-11]
Statistiche ITF Singolare Vittorie (15) Torneo $100.000 (2) Torneo $80.000 (0) Torneo $75.000 (0) Torneo $60.000 (5) Torneo $50.000 (0) Torneo $40.000 (0) Torneo $25.000 (3) Torneo $15.000 (0) Torneo $10.000 (5)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finalePunteggio 1. 23 ottobre 2010 ITF Women's Circuit Khon Kaen, Khon Kaen Cemento Luksika Kumkhum 6-3, 6-2 2. 23 maggio 2011 Okeshop International Tennis Tournament, Giacarta Cemento Nadia Abdalá 7-6(4), 6-3 3. 3 marzo 2014 Tennis Organisation, Adalia Terra rossa Iryna Šymanovič 6-1, 6-4 4. 31 maggio 2014 Bankaltim Women's Circuit, Balikpapan Terra rossa Ankita Raina 7-5, 2-6, 6-3 5. 7 giugno 2014 Walikota Tarakan Open, Tarakan Cemento (i) Wang Yan 4-6, 6-0, 6-2 6. 14 giugno 2014 Surakarta Cup, Surakarta Cemento Lavinia Tananta 6-0, 6-0 7. 28 maggio 2017 Jin'an Open, Lu'an Cemento Ankita Raina 6-3, 3-6, 6-4 8. 13 maggio 2018 Jin'an Open, Lu'an Cemento Liu Fangzhou 6-0, 6-2 9. 12 agosto 2018 Jinan International Open, Jinan Cemento Wang Yafan 6-4, 6-1 10. 27 gennaio 2019 Singapore ITF Women's Circuit, Singapore Cemento Han Na-lae 6-2, 6-3 11. 3 novembre 2019 Liuzhou Open, Liuzhou Cemento Arina Rodionova 2-6, 6-0, 6-1 12. 10 novembre 2019 Shenzhen Longhua Open, Shenzhen Cemento Peng Shuai 6-3, 1-3, rit. 13. 13 marzo 2022 Guanajuato Open, Irapuato Cemento Rebecca Marino 6-4, 6-1 14. 24 aprile 2022 Magic Tours, Monastir Cemento Victoria Mboko 6-1, 4-6, 6-4 15. 14 agosto 2022 Koser Jewelers Pro Circuit Tennis Challenge, Landisville Cemento Elizabeth Mandlik 6-2, 6-3
Sconfitte (15) Torneo $100.000 (1) Torneo $80.000 (1) Torneo $75.000 (0) Torneo $60.000 (2) Torneo $50.000 (2) Torneo $40.000 (1) Torneo $25.000 (5) Torneo $15.000 (0) Torneo $10.000 (3)
N.DataTorneoSuperficieAvversaria in finalePunteggio 1. 9 ottobre 2010 ITF Pro Circuit Nonthaburi, Nonthaburi Cemento Nungnadda Wannasuk 4–6, 1–6 2. 1º luglio 2012 Chang ITF Thailand Pro-Circuit, Pattaya Cemento Anna Tjul'pa 4–6, 2–6 3. 23 febbraio 2014 Tennis Organisation, Adalia Terra rossa Lenka Wienerová 7–5, 4–6, 4–6 4. 25 maggio 2014 ITF Women's Circuit Tianjin, Tientsin Cemento Wang Qiang 3–6, 2–6 5. 29 giugno 2014 ITF Women's Circuit Xi'an, Xi'an Cemento Duan Yingying 6–4, 6(9)–7, 4–6 6. 28 dicembre 2014 Chevalier Hong Kong ITF Women's Circuit, Hong Kong Cemento Yang Zhaoxuan 4-6, 4-6 7. 3 aprile 2016 Kofu International Open Tennis, Kōfu Cemento Susanne Celik 6(3)–7, 3–6 8. 7 maggio 2017 Kangaroo Cup, Gifu Sintetico Magdaléna Rybáriková 2–6, 3–6 9. 23 luglio 2017 Tianjin Health Industry Park, Tianjin Cemento Wang Yafan 4–6, 2–6 10. 11 agosto 2019 Koser Jewelers Pro Circuit Tennis Challenge, Landisville Cemento Madison Brengle 4–6, 5–7 11. 20 ottobre 2019 Suzhou Ladies Open, Suzhou Cemento Peng Shuai 2–6, 6–3, 2–6 12. 5 gennaio 2020 Sunrise Aluminium Women's Circuit, Hong Kong Cemento Zarina Dijas 4–6, 5–7 13. 11 maggio 2025 ITF NH Bank International Women's Tennis Tour, Goyang Cemento Janice Tjen 4–6, 1-6 14. 14 settembre 2025 China Women's Guiyang, Guiyang Cemento Guo Hanyu 3-6, 6-4, 1-6 15. 15 febbraio 2026 Brisbane Tennis International, Brisbane Cemento Emerson Jones 4-6, 5-7
Doppio Vittorie (6) Torneo $100.000 (1) Torneo $80.000 (0) Torneo $75.000 (1) Torneo $60.000 (0) Torneo $50.000 (1) Torneo $40.000 (0) Torneo $25.000 (0) Torneo $15.000 (0) Torneo $10.000 (3)