เมื่อวันที่ 3 กรกฎาคม 2554 ในการแข่งขันเทเบิลเทนนิสชายเดี่ยวรอบรองชนะเลิศของ ITTF Tour Korea Open ปี 2554 หลิน เกาหยวน แพ้ให้กับลี ซังซู จากเกาหลีใต้ด้วยคะแนน 2-4 และได้อันดับที่ 3 ในการแข่งขันประเภทชายเดี่ยว^{[ 6 ]}เมื่อวันที่ 10 กรกฎาคม ในรอบชิงชนะเลิศประเภทชายคู่ของการแข่งขัน ITTF Japan Open ปี 2554 หลิน เกาหยวน/อู๋ เจียจี เอาชนะคู่ของญี่ปุ่น มัตสึไดระ เคนตะ/นิวะ ทาคุมะ ด้วยคะแนน 4-1 คว้าแชมป์ไปครอง^{[ 7 ]}เมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม หลิน เกาหยวน ลงเล่นให้กับทีมชาติจีนในรอบชิงชนะเลิศประเภททีมชายของการแข่งขันเทเบิลเทนนิสเยาวชนเอเชียปี 2554 ช่วยให้ทีมจีนเอาชนะทีมญี่ปุ่นด้วยคะแนนรวม 3-0 และคว้าแชมป์ไปครอง^{[ 8 ]}เมื่อวันที่ 20 ตุลาคม หลิน เกาหยวน ลงเล่นให้กับทีมกวางโจวในรอบชิงชนะเลิศเทเบิลเทนนิสชายของการแข่งขันกีฬาเมืองครั้งที่ 7 ของสาธารณรัฐประชาชนจีน ในที่สุด ทีมกวางโจวก็แพ้ทีมเป่าติ้ง 1-3 และได้ตำแหน่งรองชนะเลิศ^{[ 9 ]}เมื่อวันที่ 23 ตุลาคม หลิน เกาหยวน คว้าเหรียญทองแดงในการแข่งขันเทเบิลเทนนิสชายเดี่ยวในงานกีฬาเมืองครั้งที่ 7 ของสาธารณรัฐประชาชนจีน^{[ 10 ]}เมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน ในการแข่งขันประเภททีมชายของการแข่งขันเทเบิลเทนนิสเยาวชนโลกปี 2011 หลิน เกาหยวน เอาชนะ โยชิมูระ มาซาฮารุ 3-1 ในเซ็ตแรก และเอาชนะ นิวะ ทาคุมะ 3-1 ในเซ็ตที่สี่ ในที่สุด ทีมจีนก็เอาชนะทีมญี่ปุ่น 3-1 คว้าแชมป์ประเภททีมชาย^{[ 11 ]} เมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน ในรอบชิงชนะเลิศประเภทชายเดี่ยวของการแข่งขันเทเบิลเทนนิสเยาวชนโลกปี 2011 หลิน เกาหยวน แพ้ ทาคาฮิโร นิวะ 2-4 และได้ตำแหน่งรองชนะเลิศประเภทชายเดี่ยว^{[ 12 ]}

เมื่อวันที่ 26 กุมภาพันธ์ 2018 หลิน เกาหยวน คว้าแชมป์ประเภทชายในการแข่งขันเทเบิลเทนนิสชิงแชมป์โลกประเภททีมปี 2018 ร่วมกับทีมชาติจีน^{[ 13 ]}

เมื่อวันที่ 29 มกราคม 2020 ในการแข่งขันเทเบิลเทนนิสโอเพ่นเยอรมันปี 2020 รอบ 1/8 ประเภทคู่ผสม หลิน เกาหยวน/ซุน อิงชา แพ้ให้กับมิซูทานิ จุน/อิโตะ มิมา ด้วยคะแนน 1-3 ^{[ 14 ]}เมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ ในการแข่งขันเทเบิลเทนนิสโอเพ่นเยอรมันปี 2020 รอบรองชนะเลิศประเภทชายเดี่ยว หลิน เกาหยวน แพ้ให้กับซู ซิน ด้วยคะแนน 0-4 ^{[ 15 ]}เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ ในการแข่งขันเทเบิลเทนนิสโอเพ่นเยอรมันปี 2020 รอบชิงชนะเลิศประเภทชายคู่ หลิน เกาหยวน/หม่า หลง แพ้ให้กับคู่จากเกาหลีใต้ จ้าว ต้าเฉิง/จาง ยู่เจิ้น ด้วยคะแนน 2-3 และได้ตำแหน่งรองชนะเลิศ^{[ 16 ]}เมื่อวันที่ 6 มีนาคม ในรอบแรกของการแข่งขันประเภทชายเดี่ยวในรายการ ITTF World Tour Qatar Open ปี 2020 หลิน เกาหยวน แพ้ให้กับซัมโซนอฟ ผู้เล่นชาวเบลารุส ด้วยคะแนน 3-4 ^{[ 17 ]}เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม ในรอบชิงชนะเลิศประเภททีมชายของการแข่งขันเทเบิลเทนนิสจำลองโอลิมปิกโตเกียว ทีมที่สองซึ่งประกอบด้วยเหลียง จิงคุน หวัง ชูฉิน และหลิน เกาหยวน แพ้ให้กับทีมชายซึ่งประกอบด้วยหม่า หลง ซู ซิน และฟาน เจิ้นตง 0-3 และได้ตำแหน่งรองชนะเลิศประเภททีมชาย^{[ 18 ]}เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม ในรอบชิงชนะเลิศประเภททีมชายของการแข่งขันเทเบิลเทนนิสชิงแชมป์แห่งชาติปี 2020 ทีมกวางตุ้งซึ่งประกอบด้วยหลิน เกาหยวน โจว ฉีห่าว และจาง เฉา เอาชนะทีมปักกิ่ง 3-2 และคว้าแชมป์^{[ 19 ]}

ในเดือนพฤษภาคม หลินได้เข้าร่วมการแข่งขันโอลิมปิกของจีน แต่เขาแพ้ให้กับฟาง โบ ในรอบแบ่งกลุ่มของรอบแรก^{[ 20 ]}หลินแพ้ให้กับฟาน เจิ้นตง 4–1 ในรอบก่อนรองชนะเลิศของการแข่งขันโอลิมปิกของจีนรอบที่สอง^{[ 21 ]}

เมื่อวันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2023 ในรอบชิงชนะเลิศประเภทคู่ผสมของการแข่งขันรอบคัดเลือกครั้งแรกสำหรับการแข่งขันเทเบิลเทนนิสชิงแชมป์โลกที่เมืองเดอร์บัน หลิน เกาหยวน/เฉิน ซิงตง เอาชนะหยู ซีหยาง/ซุน หมิงหยาง 3-1 ​​คว้าแชมป์ไปครอง^{[ 22 ]}