唐宣宗大中六年（852年）十二月二十一日夜，朱溫出生在宋州碭山縣午溝裡。 他的父親和祖父是學者和教師，但從未當過官。長兄朱全昱，二兄朱存，朱溫排行三。由於父親早死，家貧，其母王氏就帶著他們兄弟傭食於蕭縣劉崇家。
乾符四年（877年），朱溫與二兄朱存辭別劉崇家，一起投入黃巢軍中。黃巢軍轉戰嶺南時，朱存戰死，朱溫則因功補為隊長。
廣明元年（880年）十二月五日，黃巢起義軍攻陷唐都長安，唐僖宗逃往成都。黃巢派遣朱溫領兵駐紮在東渭橋。這時，唐將諸葛爽率領工北行營的兵馬駐紮在櫟陽（今陝西西安閻良區武屯鎮），黃巢派朱溫去招安諸葛爽，諸葛爽被朱溫說服，歸降黃巢。
中和元年（881年）二月，朱溫被任為東南面行營都虞候，受命攻佔鄧州（今河南鄧州），俘虜刺史趙戒，阻扼了由荊襄地區北攻的唐軍，穩定了新建的“大齊”政權東南面的局勢。
六月，朱溫返回長安時，黃巢親自到灞上勞軍。七月，又把朱溫調到長安西面的興平（今陝西咸陽興平），抗擊從邠（今彬縣）、岐（今鳳翔南）、鄜（今富縣）、夏（今靖邊北）等州調集的唐軍。
八月，鄜延節度使李孝昌、夏州節度使李思恭駐紮在東渭橋（位於今陝西西安高陵），黃巢派朱溫前去抵禦。
九月，朱溫在東渭橋一帶大敗唐將李思恭、李孝昌等軍。
十一月，孟楷、朱溫乘勝在富平大破鄜州李孝昌、夏州李思恭的兵馬，二李潰不成軍，逃回了原來的藩鎮。
中和二年（882年）二月，黃巢任命朱溫為同州（今陝西渭南大荔縣）防禦使，讓朱溫自行攻取。朱溫從丹州（今陝西宜川）領兵南下，很快攻克同州，同州刺史米誠逃奔河中。
當時河中節度使王重榮屯紮了數萬軍隊，糾合其他藩鎮，計劃收復同州。朱溫與王重榮在河中交戰，王重榮挑選精銳甲士三萬人攻打朱溫，朱溫大懼，將舟船全部鑿沉在河中。
中和二年（882年）九月，朱溫同身旁心腹計議，殺了黃巢的監軍使嚴實，率領全同州軍民投降王重榮。楊復光想要斬殺朱溫，王重榮阻止說：“如今招降黃巢兵馬，投降的一律赦免，況且朱溫此人驍勇可用，殺了他怕是不祥。”
朱溫認王重榮為舅父，王鐸遵守詔令以朱溫為同華節度使。王重榮當天便寫奏章上報朝廷。唐僖宗在蜀郡看到奏章就高興地說：“這是上天賜給我的上將啊”。下詔授給朱溫左金吾衛大將軍的官職，擔任河中行營副招討使，又賜名“全忠”。從此朱溫統率他的舊部以及河中的兵士一起行動，所到之處戰無不克。
中和三年（883年）二月，唐朝廷任朱溫為汴州刺史、宣武軍節度使，要等到唐軍收復京城後赴任。
於是朱溫加緊與各路唐軍圍攻長安。四月，黃巢退出長安，由藍田關（今藍田境）東出，攻入蔡州（今河南汝南），唐蔡州節度使秦宗權投降，於是進圍陳州（今河南淮陽）。
中和三年（883年）七月，朱溫進入汴州上任節度使，朱溫這時三十二歲。從此，汴州（宣武軍）成為他的大本營。當時汴、宋等地饑民遍野，官民所用物資都窮盡，內外兵馬驕橫難以壓制，面臨著內外危機，而朱溫的兵勢卻日益增加。當時蔡州刺史秦宗權同黃巢餘黨糾合，一同包圍陳州。唐僖宗下詔書，因為黃巢未平，加朱溫為東北面都招討使，去支援陳州。
中和四年（884年）春天，當時黃巢的兵勢還非常強，周岌、時溥、朱溫等難以獨自抵擋，一起求救於河東節度使李克用。朱溫在瓦子寨襲擊黃巢的部隊，攻下了瓦子寨；黃巢的大將李唐賓、楚丘王虔裕投降了朱溫。
當時，陳州四面有很多黃巢殘餘的部隊，朱溫分兵撲滅包圍陳州的黃巢軍隊，經歷大小四十次戰鬥。四月，朱溫軍隊攻下西華寨，黃巢大將黃思鄴只剩下一人騎馬逃奔陳州。朱溫乘勝追擊，鼓譟而進。黃巢的軍隊退走， 朱溫攻入陳州。 因為陳州刺史趙犨很感激朱溫，到他馬前迎接，繼而歸附於他。不久聽說黃巢餘黨還在陳州北面的故陽壘，朱溫就直接回到汴州。
這時河東節度使李克用奉唐僖宗詔令，統率騎兵數千人馬共同圖謀消滅黃巢，與朱溫會合在中牟的北面的王滿渡與黃巢的軍隊開戰，等黃巢的軍隊渡河一半的時候襲擊他，最後大敗黃巢，殺死黃巢軍一萬多人，黃巢殘部很快束手投降。大將霍存、葛從周、張歸厚、張歸霸等人也都跪倒在朱溫的馬前，朱溫赦免了他們的罪行並收容了他們。
中和四年（884年）五月十四日，朱溫和李克用的軍隊回到汴州，李克用被安置在上源驛客館裡。接著朱溫大擺宴席犒勞他，李克用乘酒醉大發脾氣，惹怒了朱溫。
這天晚上，朱溫命令士兵火攻李克用的住地。恰好碰上大雨，雷電交加，李克用趁著雷電光翻牆逃去，只殺死他的部下百餘人。 ] 李克用到達軍中後，向唐僖宗訴訟此事，請求對朱溫用兵，唐僖宗從中調和，加封李克用為隴西郡王來安撫他，沒有治朱溫的罪。
中和四年（884年）六月，陳州百姓為感謝朱溫解陳州之圍，為朱溫修建了生前受祭的祠堂。同年，黃巢兵敗逃去狼虎谷（今山東萊蕪西南）身死，蔡州秦宗權接替黃巢的位置。
秦宗權縱兵四出，侵犯周圍的藩鎮。朱溫被秦宗權所攻，情勢十分危急，朱溫向天平節度使朱瑄，朱瑄派他的從弟朱瑾帶兵去營救朱溫，在合鄉擊敗秦宗權。朱溫十分感激朱瑄，與朱瑄結拜為兄弟。 九月二日，唐僖宗就地加封朱溫為檢校司徒、同平章事，封為沛郡侯，食邑一千戶。
光啟元年（885年）春天，秦宗權部搶奪亳州、潁州，朱溫率領軍隊前去救助，到達焦夷，與秦宗權部交戰，殺死敵軍數千人，活捉敵將殷鐵林，砍下他的頭顱懸掛城門警示便返回了。
三月，唐僖宗從蜀地回到長安，改元為光啟。四月十四日，又加封朱溫為檢校太保，將食邑增加到一千五百戶。十二月，河中、太原的敵軍逼近長安，唐僖宗離開長安抵達鳳翔。
光啟二年（886年）春天，秦宗權部更加猖狂。當時唐朝皇室勢力微弱，許多道和州的軍隊不聽皇室的指揮，所以秦宗權得以橫行為害，接連攻陷汝、洛、懷、孟、唐、鄧、許、鄭等州，方圓幾千裡，幾乎斷絕了人煙，只有宋、亳、滑、潁等州僅能閉關自守而已。朱溫多次出兵與他們交戰，但是有時勝利有時失敗，百姓惶恐朱溫戰敗，使他們遭到掠殺。
三月一日，唐僖宗頒佈詔令封朱溫為沛郡王。同時，滑州義成軍節度使安師儒因部下叛亂而被推翻，牙將張驍自任為滑州留後。朱溫於是遣朱珍、李唐賓征討，隨即攻取下滑州，任命胡真為滑州留後。 同月，唐僖宗御駕移到興元府。十二月，唐僖宗頒佈詔令加封朱溫為檢校太傅，改封為吳興郡王，食邑三千戶。
光啟三年（887年）春二月一日，朱溫按照詔命以朱珍為淄州刺史，派他到東道招募兵士。十天之內，應募的有一萬多人。四月八日，回到汴州，朱溫高興地說：“我的大事可以成了。”這時，蔡州秦宗權的部將張日至屯紮在北郊，秦賢屯紮在版橋，各自都有幾十萬人，樹起的柵欄相連二十里，軍勢非常強盛。
朱溫對諸位將領說：“他們正在養精蓄銳以等待時機，一定會來進攻我們。況且秦宗權估計我們兵力少，又不知道朱珍已經來到，以為我們害怕，只能堅守陣地而已。不如現在出其不意，先發制人。”
於是親自領兵進攻秦賢的營寨，將士們奮勇爭先，秦賢果然沒有防備，接連攻克四座營寨，殺死萬人，當時人們都以為有天神在暗中相助。二十七日，秦宗權將領盧瑭帶領萬人在圃田北面的萬勝戍沿汴水兩岸紮營，跨河面建起橋樑，以控制河運道路。
朱溫挑選精兵銳卒去襲擊他。這時正好下起了大霧，朱溫部隊到達盧軍營壘的時候才被發現，於是闖入盧軍軍營掩殺，盧軍投水而死的人非常多，盧瑭也投河自盡。秦宗權在河南的諸多部隊接連戰敗，不敢再貿然進擊。
五月三日，朱溫從酸棗門出兵，從清晨到中午，與秦宗權軍短兵相接，大敗秦宗權，追殺二十多里，死屍堆積。
秦宗權對這次的失敗感到羞恥難當，因此更加暴虐，於是從鄭州親自帶領幾位將領突襲，徑直奔入張晊軍營中。
五月八日，朱溫在兗、鄆、滑州的軍隊都趕來增援，在汴水岸邊擺開陣勢，大軍武器精良，十分雄壯，旌旗蔽日，非常壯觀。秦宗權看到朱溫大軍的軍容，不敢出軍營一步。
第二天，朱溫指揮各路軍隊，一齊進攻秦宗權軍營，從清晨四時到下午四時，殺敵兩萬多人。到夜晚收兵，獲得數不清的牛馬、輜重物品、武器鎧甲和俘虜。當夜秦宗權、張日至偷偷逃走，天快亮時追捕他們，追到陽武橋便回來了。
秦宗權在與朱溫的幾次交戰中，都以失敗告終。因為自己的兵力是朱溫的數倍，卻屢屢敗給朱溫，心中憤怒不已。
敗退至鄭州時，屠殺城內的百姓，掠奪城內的房屋，許久才離開。 接著又把兵力分散在陝、洛、孟、懷、許、汝等州，佔據在那裡。因為手下的士卒恐懼朱溫，以至於朱溫率軍隊到達時，守城的人都棄城逃走。
文德元年（888年）三月三日，唐昭宗即位。 龍紀元年（889年）二月，秦宗權的部下申叢變節，打斷秦宗權的雙腿，並把他囚禁起來，遣使向朱溫報告。
朱溫當天接受詔令任申叢為淮西留後官。不久，申叢又被部將郭璠殺害。同月，郭璠押解秦宗權前來獻給朱溫，朱溫派人用囚車將秦宗權解押到長安。到達長安後，唐昭宗前往延喜樓接受俘虜，立即在一棵獨柳樹下面將秦宗權斬首。
蔡州平定。唐昭宗詔令增加太朱溫邑實封一百戶，賜給莊園和住宅各一處。三月，又加封朱溫為檢校太尉、兼任中書令，進封為東平王，以獎賞平定蔡州的功勞。
朱溫在抵禦秦宗權時，鄆州朱瑄、兗州朱瑾都領兵來救援。到秦宗權被擊敗，朱溫因為朱瑄、朱瑾與自己同姓，又對自己出過力，都送給厚禮讓他們回去。朱瑄、朱瑾因為朱溫的軍士們勇敢強悍，偷偷地在曹州和濮州的邊界上懸賞重金布帛來招誘他們，軍士們為了財貨之利而離開的人很多，朱溫立即傳送檄文去譴責他們，朱瑄的回話很無禮，朱溫與他們的矛盾便因此產生了。
景福元年（892年）二月三日，朱溫親征鄆州，先派遣朱友裕在斗門屯駐軍隊。九日，朱友裕駐紮在衢南，這天晚上，朱瑄率領一萬步兵、騎兵在斗門擊敗朱友裕，朱友裕向南方撤退。
十日，朱溫於早晨援救斗門，不知道朱友裕已經撤走，先到斗門的人都被鄆州兵所殺。朱溫追趕鄆州兵，沒有追上，於是在村落間暫時停駐軍隊。這時朱瑄還在同州。十二日，朱溫率領軍隊返回鄆州，遭到朱瑄部隊的攻擊，朱溫駕馬向南奔逃，擺脫了敵軍的追擊。
乾寧元年（894年）二月，朱溫親自率領大軍從鄆州東路向北到達魚山。朱瑄偵察到後，同樣領兵直奔魚山。兩軍在此地相遇，立即展開激戰。
朱瑄兵敗，被殺死萬人，殘兵擁擠著進入清河城，朱溫在魚山下收聚敵屍築起高大的墳墓以記戰功，駐軍幾天後返回。
乾寧二年（895年）正月二十九日，朱溫派朱友恭率領軍隊攻伐兗州，挖成塹壕圍住兗城。不久，朱瑄從鄆州率領步卒騎兵運送支援的糧食想進入兗州，朱友恭埋下伏兵擊敗了他們，在高吳將他們的軍糧全部奪過來，趁機俘虜了蕃將安福順、安福慶。
乾寧二年（895年）十一月，朱瑄派部將賀瑰、柳存以及蕃將何懷寶等一萬多人襲擊曹州，想解除兗州的圍困。朱溫聞訊後，從兗州帶領軍隊策馬飛奔到鉅野南邊，擊敗了他們，活捉賀瑰、柳存、何懷寶及殘餘三千多人。
乾寧四年（897年）正月，朱溫率領洹水的軍隊大舉攻伐鄆州。十五日，在濟水旁邊安營紮寨，龐師古命令諸將撤下各種樹木搭起橋樑。十九日夜晚，龐師古率領中軍先渡過濟水，吶喊聲震撼鄆城，朱瑄聽到後，棄城夜逃。
葛從周追到中都北面，抓住了朱瑄和他的妻子兒女獻上，立即被誅殺在汴橋下面。鄆州平定。二十三日，朱溫進入鄆城，任命朱友裕為鄆州兵馬留後。這時朱溫聽說朱瑾與史儼兒在豐、沛一帶蒐括軍糧，只留下康懷英據守兗州，朱溫因而乘勝派遣葛從周帶領大軍襲擊兗州。康懷英聽說鄆城失守，接著又有葛從周大軍來臨，就出城投降。朱瑾、史儼兒便逃奔淮南。鄆州、兗州平定。以葛存周任兗州留後。
光化三年（900年）十一月，宦官劉季述等幽禁唐昭宗，立太子李裕為帝。次年初，與朱溫關係密切的宰相崔胤與護駕都頭孫德昭等殺劉季述，昭宗復位，改年號為天覆，進封朱溫為東平王。 此後，崔胤想借朱溫之手殺宦官，而韓全誨等宦官則以鳳翔（今屬陝西）李茂貞、邠寧（今彬縣、寧縣）王行瑜等為外援。
同年十月，崔胤矯詔令朱溫帶兵赴京師，朱溫乘機率兵七萬由河中攻取同州、華州（今華縣），兵臨長安近郊。韓全誨等劫持昭宗到鳳翔投靠李茂貞。 朱溫追到鳳翔城下，要求迎還昭宗。韓全誨矯詔令朱溫返鎮。
天覆二年（902年），朱溫在一度返回河中之後再次圍攻鳳翔，多次擊敗李茂貞。前來救助李茂貞的鄜坊節度使李周彝也被攔截而歸降朱溫。鳳翔鎮被圍日久，城中食盡，凍餓死者不可勝計。
李茂貞被圍無奈，於天覆三年（903年）正月殺韓全誨等二十人，與朱溫議和。朱溫挾昭宗回長安，昭宗從此成了他的傀儡。昭宗也深知自己的境遇，他對朱溫說：“宗廟社稷是卿再造，朕與戚屬是卿再生。”因此他對朱溫唯命是從。
不久，朱溫殺第五可範等宦官七百多人。唐代中期以來長期專權的宦官勢力受到了徹底的打擊。朱溫則被任命為守太尉、兼中書令、宣武等軍節度使、諸道兵馬副元帥，進爵為梁王，並加賜“迴天再造竭忠守正功臣”的榮譽頭銜和御製《楊柳詞》5首。
天佑元年（904年），朱溫商議將唐昭宗接到洛陽，擔心唐室大臣反對，於是命令養子朱友諒假託昭宗詔令，誅殺了丞相崔胤、京兆尹鄭元規等人，再上奏表堅決請求昭宗到洛陽，昭宗不得已聽從了。
朱溫便下令長安百姓按籍遷移，拆毀長安宮室、房屋，將木料順渭水漂下，在洛陽營建宮室。唐昭宗到達洛陽時，唐廷的六軍侍衛之士，已經散亡殆盡，昭宗身邊衛士及宮中之人均為朱溫派來的人。從長安至洛陽途中，昭宗身邊尚有小黃門及打球、內園小兒二百多人，對於這些人朱溫也不放心，命人灌醉後全部坑殺。
然後換上年貌、身高相當的二百人頂替，昭宗初不能辨，後來才有所察覺。在這種情況下，昭宗已經成為真正意義上的孤家寡人，隨時可能成為朱溫的俎上之肉。
朱溫強迫昭宗遷都洛陽後，河東李克用、鳳翔李茂貞、西川王建、襄陽趙匡凝等地方實力派組成了聯盟，以興復唐室討伐朱溫為名，倡議天下共伐之。朱溫決定舉兵西討，又擔心昭宗會有所舉動，於是決定殺死昭宗，另立新君。
天佑元年（904年）八月，他指示左龍武統軍朱友恭、右龍武統軍氏叔琮及蔣玄暉等人，乘夜暗之際，以入宮奏事為名，率兵進入內宮，殺昭宗後宮河東夫人裴貞一，闖入昭宗所在的何皇后椒蘭殿，昭宗身穿單衣繞殿柱而逃，被追上殺死，年僅三十八歲。保護昭宗的昭儀李漸榮也被殺。蔣玄暉本來還要殺何皇后，經其苦苦哀求，才因朱溫只下令殺昭宗而免其一死。
唐昭宗死後，朱溫立昭宗嫡次子也是第九子李柷為帝，時年十三歲，史稱唐哀帝，何皇后則被尊為皇太后。
次年，朱溫又命蔣玄暉殺死了李裕等昭宗九子。朱溫認為唐朝的朝臣中還有不少人忠於李唐皇室，是自己建立新王朝的障礙，必須徹底剷除，才能順利達到目的。
朱溫的得力謀士李振，早年屢試進士不中，因而對這些所謂衣冠大族非常痛恨，同時也痛恨科舉出身的朝士，也極力主張將這些人全部殺掉。
於是朱溫在滑州白馬驛一舉屠殺裴樞為首的朝臣三十多人，李振意猶未盡，對朱溫說：“此輩常自稱是清流，應當投入黃河，使之變為濁流！”朱溫大笑，立即命人把這些屍體投入滾滾黃河。史稱這次事變為“白馬驛之禍”。唐王朝經此一變，已經完全失去了統治基礎，唐哀帝雖仍在位，實際上已經等於亡國。
朱溫急於稱帝，而十一月，其心腹蔣玄暉、柳璨、太常卿張廷範等認為天下未平，不可太急，朱溫不悅，也不接受他們提出的封大國、加九錫、加殊禮這些受禪改朝換代的預備程序，朝廷以朱溫為相國、總百揆，以宣武、宣義、天平、護國、天雄、武順、佑國、河陽、義武、昭義、保義、戎昭、武定、泰寧、平廬、忠武、匡國、鎮國、武寧、忠義、荊南等二十一道為魏國，進封朱溫為魏王，仍加九錫時，朱溫即怒而不受。
先前柳璨陷害了太多朝臣，朱溫對他也厭惡，十二月，柳璨勸哀帝禪位並奉哀帝命去汴州表達禪位之意，被朱溫拒絕。就在柳璨、蔣玄暉等日夜籌謀改朝換代之際，何太后也派宮女向蔣玄暉乞求禪讓後放過自己母子。
宣徽副使王殷、趙殷衡嫉恨蔣玄暉，趁機誣陷蔣玄暉私通何太后、意圖拖延時間等候時機復唐。
此時，朱溫三次上表辭讓魏王、九錫，詔許之，改以為天下兵馬元帥，但朱溫已將汴州府舍修為宮闕。
朱溫相信王殷、趙殷衡的說辭，便遣使殺蔣玄暉，密令王殷、趙殷衡去積善宮將何太后縊殺，再貶殺柳璨、張廷範。唐哀帝也被迫下詔稱母后之死系私通蔣玄暉事發自殺，追廢母后為庶人。新年的祭天也因太后喪及“宮闈醜聞”為由而沒有舉行。
天祐四年（907年）四月，朱溫在表面上由唐宰相張文蔚率百官勸進之後，接受唐哀帝禪位，正式即皇帝位，更名為朱晃，改元開平，國號大梁。升汴州為開封府（今河南開封），建為東都，而以唐東都洛陽為西都。廢17歲的唐哀帝為濟陰王，遷往曹州濟陰囚禁。
開平元年（907年）五月，因境內的潞州（今山西長治）被李克用佔據，而潞州又是進擊太原的必要之地，於是朱溫任康懷貞為潞州行營招討使，率領將兵八萬攻伐潞州。六月，康懷貞率軍抵達潞州，揮動大軍晝夜猛攻攻。
但苦戰多日，依然久攻不下，於是大動土木，環潞州城深挖溝壕，多築堡壘，使潞州城與外面完全隔絕，準備長期圍攻。李克用聞訊立刻率大軍救援潞州，幾乎調動境內全部兵馬。
同時又派兵攻打潞州南面的澤州(治今山西晉城)，欲切斷梁軍的退路和軍需補給線，朱溫派範居實，統兵增援澤州。八月，李克用的援軍已經到達，駐紮在離潞州僅二十里的高河鎮，不斷派出騎兵襲擊圍城的梁軍。朱溫則改派李思安取代康懷貞。
開平二年（908年）一月，李克用病逝，其子李存勖繼位。朱溫先以為這是李克用的誘敵之計。二月，將昭宣帝殺害。
於同年三月，親自來到澤州，開始指揮部隊從潞州撤軍。後來確定李克用已死無詐，又召回圍攻潞州的軍隊，繼續包圍潞州。因為李思安久攻潞州不僅沒有絲毫建樹，反而損失將校四十餘人，士卒損失數以萬計，於是將李思安召到澤州，革除其全部官爵，另任命劉知俊為潞州行營招討使。
劉知俊率精兵萬餘進攻，小勝而驕，結果遭到新繼位的李存勖偷襲而大敗，梁兵傷亡數以萬計，至此解了長達一年多的潞州之圍。朱溫聞訊感嘆道：“生子當如李亞子（李存勖小名），李克用雖死猶生！我的兒子與之相比，就像豬狗一樣！”
開平五年（911年），河北趙王王鎔歸附李存勖，朱溫派遣王景仁征討，王鎔於是請求李存勖援助他。這年冬天，王景仁與李存勖的部隊在柏鄉相遇，在同李存勖交戰中慘敗而歸。
乾化元年（911年）七月，燕王劉守光稱帝，李存勖聞訊，前去討伐，劉守光不敵李存勖，寫信請求朱溫援助。朱溫深知幽燕一旦落入李存勖手中，後果不堪設想，於是決定攻打王鎔以此聲援劉守光。
乾化二年（912年）二月十五日，朱溫率軍從洛陽出發，號稱五十萬大軍。 二月二十六日，朱溫到達魏州（今河北大名縣東北），命楊師厚等圍棗強（今棗強東），賀德倫等圍蓨縣（今景縣）。
楊師厚晝夜急攻，棗強因城小，很快被攻陷。當時蓨縣還沒有破城，朱溫隨與楊師厚的部隊前去支援賀德倫，將軍隊駐紮在蓨縣以東，可蓨縣還未取下，卻被數百敵騎攻擾了軍營，火燒了很多帳篷和糧草，軍心因此大喪。
而李存勖的攻勢很快，幾盡將劉守光消滅，劉守光無法與李存勖繼續抗衡下去，朱溫“圍魏救趙”的方法也失去了作用，隨即收攏軍隊撤退。朱溫年老體弱，本來就患病在身，路上的顛簸更加重了他的病情，以至於不能乘坐轎子，一路歇歇停停，五月六日才返回洛陽。
五月十五日，朱溫病情越發沉重，對近臣十分悲傷地說道：“我經營天下三十年，想不到太原餘孽竟能死灰復燃如此猖狂！我看他李存勖的志向不小，上天卻又欲奪我餘年，幾個兒子皆非其敵手，我將死無葬身之地了”。說著竟哭泣失聲，昏死過去了，近臣一面失聲呼叫，一面急傳御醫，待其漸漸甦醒過來，御醫也火速來到，急忙診脈用藥，病情這才稍稍緩解。
因為朱溫長子郴王朱友裕早死，因此從建國稱帝以來，朱溫始終未立太子。此時他明白自己命不久矣，而其他幾個親子又不堪重用，僅僅養子博王朱友文尚可成氣，因而決定傳位於他。
朱友文駐守在東都開封，朱溫於是將傳國玉璽交給其妻王氏，讓她去召回朱友文，事情被郢王朱友珪的妻子張氏探知，告於朱友珪，朱友珪這時是控鶴都指揮使，控鶴都負責皇宮的警衛工作。
朱溫看出朱友珪有野心，又下詔即將朱友珪調任為萊州刺史，朱友珪知道這是為了傳位給朱友文做的準備，如若自己起身赴命，那麼從此就與皇帝寶座無緣，而且當時大多被貶到地方的人，緊接著就追命賜死，恐有殺身之禍，朱友珪更不能自安。
乾化二年（912年）六月二十二日，朱友珪穿上庶裝，裝扮成庶人進入左龍虎軍，把情況向統軍韓勍說明，韓勍是朱友珪的老部下，恐發生變故因此受到波及不能自保，於是與朱友珪一拍即合，決定協助他弒父篡位。
韓勍帶領著自己信任的親兵五百人，換上控鶴軍士的服裝，跟隨朱友珪混入皇宮中隱蔽起來，至半夜啟動，砍斷萬春門的門閂湧入朱溫所在的寢殿，此時宮人因恐懼而呼號奔走地逃逸了。
朱溫從床上驚醒坐起，問：“造反的人是誰”朱友珪走入回答：“不是別人，是我！”朱溫對著朱友珪說：“我早懷疑此賊，憤恨沒有殺之。你如此悖逆，殺父篡位，老天爺會放過你嗎？”朱友珪指示自己的馬伕馮廷諤說“將老賊萬段”馮廷諤提刀追砍，朱溫奮起，繞著大殿內的柱子躲避，期間馮廷諤揮刀三次都劈到了大柱子上，最後朱溫力乏，倒於床榻，馮廷諤找準機會向朱溫的腹部刺了一刀，刀刃從後背穿透出來，朱溫隨即斃命。
朱溫被殺死之後，朱友珪使人將寢宮地磚扒開，挖一個坑，用蚊帳包裹其屍，然後埋入寢宮地下，即派供奉官丁昭溥策馬飛奔傳要將朱友文賜死的偽詔，並於清晨呼使文武百官集中在大殿上，宣讀偽造的皇帝詔書“博王朱友文謀圖造反，指示殺駕，昨日夜，有穿盔帶甲的兵士突入皇宮，幸好依賴於郢王友珪的忠孝，親率控鶴軍士將其殲殄，保全了朕的性命。然朕之病情也因為昨晚發生的事情而更加嚴重了，故此現以郢王友珪監國，主持軍國大事。”
六月二十六日，丁昭溥返回，朱友珪確認朱友文已死，公開了朱溫駕崩的消息，而後又公佈假遺命制書，宣佈繼帝位，定明年的年號為“鳳歷”給朱溫上諡號神武元聖孝皇帝，廟號太祖，陵墓叫宣陵，於十一月二十五日在伊闕下葬。
朱友珪加冕登基，可朝中人人都清楚他弒父篡位的事實，即使朱友珪用財寶賄賂，大多也不情願輔佐他，君臣因此離心離德。又因朱友珪軟弱失策，對在外的藩王們沒有采取先發制人，導致均王朱友貞藉此機會，暗中糾集了其他藩王和舊將帥們為外應，確保有與朱友珪進行長期軍事對抗的實力，並策動統領洛陽禁軍的袁象先為內應，約定發動宮廷政變。
朱友貞先於鳳曆元年（913年）一月，起兵討伐朱友珪，朱友珪派出攔截迎戰的部隊首戰不力，接著被朱友貞勸降，繼而又策反了開封龍驤軍眾將，因此朱友貞於二月順利進入東都開封。之後袁象先在西都洛陽向朱友珪發難，率兵幾千衝入皇宮中，朱友珪聞訊兵變，同皇后李氏及馮廷諤逃命，來到宮樓北垣樓下，將要出去，可朱友珪知道自己總還是不能逃脫，就讓馮廷諤將自己與皇后張氏殺死，緊接著馮廷諤也自盡了。朱友珪死後，袁象先攜傳國玉璽至東都開封，朱友貞等來玉璽就在開封即位，追廢朱友珪為庶人，除朱友珪的年號，複稱乾化（913年）三年。
當時，晉王李存勖割據河東，兼併幽州鎮，並與成德鎮、義武鎮結成聯盟，以復興唐朝的名義共同對抗後梁。而魏博節度使楊師厚矜功自傲，控制所管六州財賦，還挑選數千軍中悍卒組建銀槍效節軍，作為私人護衛部隊。後梁外有強敵窺伺，內有強藩跋扈，形勢非常嚴峻。
貞明元年（915年），楊師厚病逝。朱友貞趁機將魏博六州分割為魏博、昭德兩鎮，以削弱藩鎮勢力，結果引發魏博兵變。變兵囚禁新任節度使，叛附晉國。李存勖乘勢進佔魏州，兼併魏博鎮，隨後又攻取德州、澶州（治今河南清豐西）。
貞明二年（916年），朱友貞命王檀、謝彥章、王彥章兵出陰地關（在今山西靈石西南），進犯晉國後方重鎮太原，但久攻不克，只得退兵。不久，李存勖在故元城（即王莽城，在今河北大名東北）大敗梁軍，隨後又接連攻佔衛州（治今河南衛輝）、磁州（治今河北磁縣）、相州（治今河南安陽）、洺州（治今河北永年東南）、邢州（治今河北邢臺）、滄州、貝州（治今河北清河西）等地。黃河以北除黎陽（治今河南浚縣東）一地外，全部被晉國佔領。
貞明三年（917年）十二月，朱友貞不顧宰相敬翔勸阻，趕到洛陽準備祭天大典。他親赴伊闕，拜謁宣陵（朱溫陵寢，在今河南伊川）。是月，李存勖率軍東進，攻陷魏州通向鄆州（治今山東東平）的重要渡口楊劉城（在今山東東阿北）。當時流言四起，皆稱晉軍已攻進東京。朱友貞驚慌失措，連忙放棄祭天，倉皇返回東京。謝彥章數次用兵，也未能收復楊劉城。
貞明四年（918年），李存勖調發河東、魏博、幽州等鎮軍隊，準備一舉滅梁。晉軍沿黃河東進，屯於濮州（治今山東鄄城北）麻家渡。梁將賀瑰、謝彥章則進駐濮州以北的行臺村，與晉軍對峙。
是年十二月，賀瑰因私怨襲殺謝彥章，梁軍自相火併。李存勖決定奔襲汴州，遂進兵臨濮（治今山東鄄城西南）。賀瑰率軍追擊，與晉軍在胡柳陂（在今山東鄄城西北）交戰，結果先勝後敗，傷亡近三萬。東京震動，進入戒嚴狀態。但晉軍因此戰元氣大傷，無力進攻東京，只得撤歸河北。
貞明六年（920年），河中節度使朱友謙攻取同州（治今陝西大荔），請求以其子朱令德為忠武節度使，被朱友貞拒絕。不久，朱友貞擔心朱友謙心懷怨望，打算命其兼鎮同州。
但朱友謙卻已投降李存勖，並遣使求援。朱友貞遂命劉鄩、尹皓、溫韜、段凝征討同州，結果被晉國援軍擊敗。河中鎮、忠武鎮從此脫離後梁，歸附晉國。
龍德元年（921年），成德鎮兵變。大將張文禮殺死節度使王鎔全家，只留下其兒媳普寧公主（朱溫之女），自立為成德留後。他向晉國稱臣，但私下卻又暗通後梁。
敬翔認為這是收復河北的契機，主張出兵援助張文禮，但卻因趙巖的阻撓，其建議未獲採納。 是年八月，李存勖出軍北上，征討鎮州（成德鎮治所，在今河北正定），但卻始終未能破城。
龍德二年（922年），梁將戴思遠趁晉軍主力北征，在黃河前線發起反撲，收復成安，急攻德勝北城（在今河南濮陽，位於黃河北岸），後因李存勖回師而退兵。是年八月，戴思遠又收復淇門（治今河南浚縣西南）、共城（治今河南輝縣東）、新鄉三縣，而段凝、張朗也收復衛州。澶州以西、相州以南的失陷州縣全部被後梁奪回，晉軍則損失三分之一的軍需儲備。
龍德三年（923年），晉國昭義節度使李繼韜在潞州（治今山西長治）叛亂，遣使到東京，表示要歸附朱友貞。部將裴約時為澤州刺史，卻據城自守，不肯投降後梁。朱友貞命董璋攻打澤州（治今山西晉城），意圖吞併整個昭義鎮。是年四月，李存勖在魏州稱帝，建立後唐，年號同光，史稱後唐莊宗。
後唐建立時，朱友貞正對昭義鎮用兵，梁軍主力遠在潞州、澤州一帶。鄆州因守軍多隨戴思遠屯駐黃河前線，城中防守空虛。李存勖趁機出兵，連夜冒雨渡河，一舉襲破鄆州。 鄆州失陷，後梁腹心暴露無遺，東京已無天險屏障可守。
朱友貞忙起用王彥章為北面行營招討使，率軍阻止唐軍西進。王彥章兵出楊村寨，攻克德勝南城，進圍楊劉城。楊劉守軍頑強抵抗，李存勖又親率大軍來援。王彥章屢戰不勝，被迫退回楊村寨。朱友貞將王彥章調離前線，命段凝接任北面招討使。
八月，段凝自高陵津（在今河南範縣東南）渡河，進軍澶州，並掘開滑州（治今河南滑縣東南）南面的黃河大堤，以河水阻擋唐軍。董璋出兵石會關，進逼太原。霍彥威出兵衛州，進犯鎮州、定州。王彥章則與張漢傑統領禁軍，屯軍兗州，伺機收復鄆州。
四路大軍計劃在十月向後唐發動總攻，但造成兵力分散，東京防禦空虛。不久，梁將康延孝投降後唐，將後梁軍情盡數告知李存勖，建議唐軍趁虛襲取東京。九月，王彥章率軍渡過汶河，進攻鄆州，結果被唐軍擊敗，撤退至中都（治今山東汶上）。
十月，李存勖率軍攻破中都，俘殺王彥章、張漢傑、劉嗣彬等梁軍將校，繼而攻取曹州（今山東定陶西南），長驅直入徑逼東京。
朱友貞忙命張漢倫趕赴黃河前線，催促段凝回軍勤王，同時讓開封府尹王瓚徵發百姓登城防戍。但因黃河決堤，河水氾濫，張漢倫無法前進，沒能調來勤王軍隊。此時的東京已無險可守，有大臣建議朱友貞西奔洛陽，集中各地軍隊再與後唐對抗。
朱友貞卻拒絕西逃，認為自己一旦離開東京，就再不能保證有人會繼續忠心於他。當時宮中大亂，朱友貞藏在寢宮的傳國玉璽都被人趁亂偷走。
朱友貞知道亡國難免，便將控鶴都將皇甫麟召到建國樓，對他道：“梁晉乃是世仇，你快殺了我，不要讓我落在仇人手裡受辱。”皇甫麟連稱不敢。朱友貞又道：“你不肯殺我，是要將我出賣給晉人嗎？”皇甫麟欲自殺以明心跡，被朱友貞攔住。君臣二人相對慟哭。皇甫麟遂殺死朱友貞，隨即自刎而死。
時為龍德三年十月初八（923年11月18日），朱友貞終年三十六歲。次日，唐軍進抵東京，王瓚開城投降，後梁滅亡。李存勖命收葬朱友貞，將其首級藏於太社。
不久，段凝軍至封丘，解甲歸降後唐。李存勖命處死趙巖、張漢倫、李振等後梁大臣，拆毀後梁宗廟，並追廢朱溫、朱友貞為庶人。
寥寥千字，只見來殺去，不知百姓遭殃。
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