这年初夏，刘松林因事到西柏坡，因为她是毛主席的干女儿，所以就住在主席家。期间，在和毛岸英的接触中，彼此产生了感情。刘松林说：“那段时间我们双方都是敞开心扉，相互之间谈了许多过去的经历、现在的想法等等，我们之间的这种沟通也就自然而然地发展成了爱情。这也算是缘分吧。”
开始，刘松林对她和毛岸英之间的这段感情还有些疑虑，认为毛岸英是从苏联吃过洋面包回来的高材生，精通俄语、英语和法语，而自己因为被敌人关押耽误了学业，还在上培训班。她总觉得两人之间有一些差距，曾直截了当地问毛岸英：“岸英哥，你为啥不找一个女大学生做朋友？”毛岸英看着刘松林，知道她心里想什么，但却避而不答她的问题，而是无限感慨地说：“你还没出世就同妈妈坐牢，我是8岁和妈妈坐牢；你的父亲为革命牺牲了，我的母亲为革命也牺牲了。其实咱俩没有差距，都是一根藤上的苦瓜啊！”
刘松林回忆说：“那个时候，年轻人是特别在意自由恋爱的，对父母赞成我们的恋爱，还是感到很欣慰的。”“我觉得他打动我的除了他的坎坷经历、他所受的苦以外，就是他不像中国的男孩子那么含蓄、隐晦，感情迸发出来时像一团火，我就是被这种情感征服了。”
当时，刘松林已经结束了山西北方大学的学习，应该回部队工作，但是毛泽东坚决反对：“我们快要胜利了，国家以后需要人才，尤其是自然科学方面。”他建议刘松林重新去读中学。刘松林心里不舒服，但还是听主席的话又进了中学。
这期间，毛岸英跟她一直保持通信联系。由于当时他们谈恋爱的事在西柏坡传开了，刘松林不想让更多的人知道，于是将自己名字中的“思齐”自作主张改为“松林”。
1948年7月，毛泽东发现自己的长子爱上了自己的干女儿刘松林，主席很满意。于是，他邀张文秋见面，跟她商量这桩亲事：“听岸英讲，他和你的大女儿思齐很要好。他说，他很爱思齐，他们要求订婚，我很同意，现在就看你对这个女婿满不满意。”张文秋笑了笑说：“他们通了很久的信，我是知道的，现在他们要求订婚，主席既然同意了，我非常高兴。不过，我担心思齐年轻幼稚，配不上岸英。”
毛泽东说：“我看思齐比较懂事，她年纪虽轻，但待人接物很有分寸。她是烈士的后代，是我的干女儿，我很同情她，也很喜欢她。”张文秋回应道：“将来思齐和岸英能结合在一起，做主席的儿媳妇，经常在主席身边受教育，会非常幸福的。”于是，毛岸英和刘松林正式订了婚。
刘松林这样回忆：“主席请我妈妈到他家里谈了很长时间，从上午开始，中午吃完饭又接着谈，一共谈了8个小时。主席从他的祖父讲起，讲了他的家庭，他自己的经历，介绍了杨开慧等，同时也介绍了毛岸英的优缺点，尤其是对岸英的缺点作了一番彻底的介绍。我妈妈也介绍了我们家的经历和每一个成员，把我的优缺点也作了详细的介绍。这就是双方家长对这件事的正式态度。”
毛岸英与刘松林订婚后不久，就想和刘松林结婚。当时，华北解放区在男女结婚年龄方面有明文规定，男20周岁、女18周岁方可结婚，而刘松林的实足年龄离18周岁还差两个月，于是毛泽东没有同意。毛岸英很不高兴，还闹了情绪。
“人家说主席是神，我没这个感觉。”在刘松林的眼中，主席对自己的子女从没发过脾气，“他既是慈父，又是严父，对孩子的教育，他更注重的是孩子的独立思考能力，一事当前先要让孩子自己判断对与不对，是对是错都要说出自己的理由来，不能人云亦云”。
1949年3月，时任华北人民政府司法部组织科长兼司法部党支部书记的张文秋随党中央进入北平。
这年10月15日晚，中南海丰泽园，喜气盈盈。这一天，是刘松林和毛岸英大喜的日子。毛泽东欣喜地拉起刘松林的手，慈爱地说：“你今天是新娘子，成了大人，不是小孩子了。你过去是我的干女儿，现在成为我的大儿媳妇，我祝愿你和岸英和和美美，共同进步……”
这场婚礼后来被称是一场最高规格、最低场面的婚礼。刘松林回忆说：“当时正好要开一个政治局常委会议，毛主席就在会议前给我们举行了婚礼，政治局常委全部参加了。但是要说场面，就办了两桌，一桌是常委和他们的夫人，还有我和毛岸英等；另外一桌就是一些小朋友。菜是湖南风味的腊肉、腊鱼、辣椒等等。”她记得，蔡畅和康克清送的是一对枕头套。
婚礼简单、朴素、大方。在刘松林印象里，“仪式比较简朴，好像是没有谁特别主持，可能是周总理讲话比较多一点”。他们没有婚礼服，毛岸英穿的是在外事场合当翻译时的制服和一双半新的皮鞋，刘松林身着灯芯绒上衣、半新的裤子，穿一双新买的方口布鞋。
欢声笑语中，朱德夫妇、周恩来夫妇、刘少奇夫妇等宾客陆续到来，他们向毛泽东贺喜，向新郎新娘祝福。毛泽东频频点头致意，身着藏蓝色中山装的毛岸英和头扎美丽绢花的刘松林逐一恭恭敬敬地鞠躬致谢……
喜宴上，毛泽东满脸喜色地走到张文秋面前：“文秋同志，感谢你教养的好女儿，成了我的儿媳妇，我敬你一杯酒，祝你健康！”张文秋满面春风，尽兴而干。
宴会后，毛泽东拿出一件半旧的黑呢子军大衣，递到毛岸英手里说：“我没有别的礼物送给你，这是我赴重庆谈判时穿过的大衣，后来未曾动用，现在送给你。”毛岸英接过大衣，毛泽东这时看了看刘松林，觉得好像新儿媳没有礼物，就补充道：“这样吧，白天岸英穿在身上，晚上盖在被子上，思齐也有份了。”刘松林一笑，深情致谢。毛泽东接着说：“爸爸欠你们、欠亲人的太多了，只要你们幸福，我也就别无遗憾了。”
毛岸英抱着父亲赠送的“最贵重的礼物”，带着参加婚礼的部分宾客来到东城区朝外大街的新房，那是社会部部长李克农特意为他们腾出来的一间办公室，就作为毛岸英夫妇的新婚洞房了。新房门上贴着大红“喜”字，房里主要的生活用品就是一张木板床，上面有两条被子，其中一条还是刘松林作为嫁妆带过来的。
结婚后，刘松林仍在北京西单上中学。毛岸英则忙忙碌碌地投身于工作之中，先是在中央社会部工作，后来到北京机器总厂任党总支副书记。刘松林记得，1950年8月中旬，毛岸英仅带了一床军被、一床褥子和实行供给制发给他的两套单衣服，骑上他那辆破旧的自行车，到机器厂上班去了。