2000年，林二汶随哥哥林一峰加入3P组合，期间随3P组合推出过三张唱片；之后，与卢凯彤在“原音2000”比赛中结识并结为好友；同年，林二汶因帮林一峰所创作的歌曲录制DEMO而受到黄耀明的赏识并试音成功，与卢凯彤组成AT17 。2002年，随AT17推出组合首支单曲《始终一天》，收录于《Pretty Happy & Gay》合辑中 ；同年12月，随AT17推出组合首张音乐专辑《Meow Meow Meow》，收录了包括《你有自己一套》、《始终一天》等在内的12首歌曲 。 2003年10月，随AT17推出组合第二张音乐专辑《Kiss Kiss Kiss》，收录了包括《女扮男生》、《三分钟后》等在内的11首歌曲；同年12月，其所在组合AT17获得“第26届香港十大中文金曲”最有前途组合铜奖 。2005年11月，随AT17推出组合第三张音乐专辑《变变变》，收录了包括《又美丽又可爱》、《请你不要睡好吗？》等在内的13首歌曲 。2006年4月，与卢凯彤、崔建邦搭档主持“劲歌金曲优秀选第一回” ；同年9月30日，与卢凯彤在香港亚洲博览馆举行组合首场演唱会“JVC at17 singsingsing演唱会” 。2007年3月20日，随AT17推出组合第四张音乐专辑《Threesome+at17 2002-2007 （新曲+精选）》 ；同年6月30日，其所在组合AT17获得“第七届华语音乐传媒大赏”粤语新势力奖 。2009年3月，与梁祖尧、汤骏业、邵美君合作主演音乐剧《你咪理，我爱你，死未？》 ；同年4月，出版个人半自传式图文集《肥妹与脂脂肪肪》 ；同年8月，推出与林一峰合唱的歌曲《好天气》 ；同年10月6日，与林一峰在红磡香港体育馆举办“一峰二汶好天气演唱会” 。2010年，客串钟欣桐、陈伟霆主演的爱情电影《前度》，在片中饰演包租婆 ；同年，AT17宣布暂时解散，林二汶与卢凯彤正式开始单飞 ；同年9月17日，推出首张个人音乐专辑《林一歌林二唱》，收录了包括《柏林穹苍下》、《爱你枕边暖》等在内的10首歌曲 ；同年9月18日，与林一峰在香港伊利沙伯体育馆举行“一峰不能藏二汶演唱会” 。2011年，主持香港电台电视部制作的电视纪录片《香港故事》 ；同年5月4日，推出第二张个人音乐专辑《Songs For EX》，收录了包括《旧男友》、《假如我是真的》等在内的15首歌曲 ；同年11月15日，参加在广州中山举办的“华语金曲奖盛典”。2012年8月28日，推出第三张个人音乐专辑《Eman Lam》，收录了包括《北京道落雪了》、《仙乐飘飘处处闻》等在内的8首歌曲 ；同年11月28日，凭借歌曲《Wanna Be》获得“CASH周年晚宴暨金帆音乐奖颁奖典礼”最佳歌曲奖 。2013年5月，参加“拉阔音乐会”，并与薛凯琪合唱张国荣的《偷情》 ；同年10月，获得“华语音乐传媒大奖”最佳粤语女歌手奖 。2014年7月25日，推出第四张个人音乐专辑《On The Go》，收录了包括《最幸运的人》、《夕阳生活》等在内的10首歌曲，这也是她的首张国语专辑 。2015年，参加CCTV-3《中国好歌曲第二季》的比赛，盲选时演唱原创歌曲《至死不渝》，并加入周华健组 ；之后，在周华健组“主打之争”中，演唱原创歌曲《只怕不够时间看你白头》，最终未能进入年度盛典 ；同年6月，与刘胡轶举办“关于时间的歌”巡回演唱会 。2016年4月，担任“第35届香港金像奖颁奖典礼”的开场表演嘉宾 。