大齐政权建立後，任同州防御使，率军攻打河中。由於屡战屡败，怕受责罚，於是叛变降唐，投归河中节度使王重荣。唐僖宗任朱温为左金吾卫大将军，充河中行营副招讨使，并赐名「全忠」。中和三年（883年）又被授以宣武节度使，随後击败黄巢。

龙纪元年（889年）斩黄巢余部蔡州节度使秦宗权，被封为东平王。黄巢覆亡後，唐帝国已名存实亡，各藩镇拥兵自重，其中以宣武节度使朱全忠、河东节度使李克用、凤翔节度使李茂贞、卢龙节度使刘仁恭、镇海节度使钱鏐、淮南节度副大使杨行密等势力最大，史载「郡将自擅，常赋殆绝，藩镇废置，不自朝廷」，「王室卑，号令不出国门」。

天复元年（901年）昭宗被宦官韩全诲幽禁，宰相崔胤乃召朱全忠救驾。韩全诲不得已投靠凤翔节度使李茂贞，朱全忠进攻凤翔，凤翔食尽待援。

天复三年（903年），节度使李茂贞杀宦官韩全诲等七十余，与朱全忠和解，护送昭宗出城，昭宗又回到长安。崔胤指责宦官「大则构扇藩镇，倾危国家；小则卖官鬻爵，蠹害朝政」，不久朱全忠尽杀宦官数百，废策军，完全控制皇室。

天复元年（901年）封为梁王。天佑元年（904年），朱全忠杀宰相崔胤，迫昭宗迁都洛阳，八月壬寅夜，指使朱友恭、氏叔琮、枢密使蒋玄晖等杀昭宗，另立其子李柷为帝，是为唐哀帝。

天佑二年（905年），在亲信李振鼓动下，於滑州白马驿（今河南滑县境）一夕杀尽杀宰相裴枢、崔远等朝臣三十余，投屍於河，史称「白马之祸」。

年末，预备篡位称帝，让宰相柳璨、蒋玄晖谋划受九锡，蒋玄晖与太常卿张廷范认为天下未定不可过急，朱全忠不悦。

宣徽副使蒋殷、赵殷衡素与蒋玄晖、张廷范不和，趁机诬告他们与柳璨对何太后盟誓复唐，朱全忠怒，遣使杀蒋玄晖，密令蒋殷、赵殷衡在积善宫缢杀何太后，迫哀帝下诏称太后系秽宫闱自杀谢罪，追废为庶，停新年郊礼。又贬杀柳璨、张廷范。

朱全忠为节度使时，用法苛严，大军战时，如将军战死，所部士卒则一律斩首，称「跋队斩」，自是战无不胜。而且士卒逃匿州郡，不归者甚众，为防士卒逃亡，朱全忠命军士纹面以记军号。

开平元年（907年）废唐哀帝，自行称帝，改名为晃，建都开封，国号为「梁」，史称「後梁」，後称为後梁太祖。封李柷为济王，次年又杀李柷，自此唐朝结束289年的统治，中国进五代十国的纷时期。

朱全忠在位时颇重视农业发展，下令两税法之外不得妄有科配，并曾因侄子朱友谅不恤灾民却进献瑞麦怒罢其官；但因连年战事，民不聊生，开平四年（910年）发生柏乡之战并战败，与晋王李存勖矛盾加剧。晚年宫廷内陷权力斗争。朱温生残，杀如芥。夫在世时尚能劝止，死後却大肆，甚至伦，包括儿媳都得宫侍寝。乾化二年（912年）被三子朱友珪刺杀，终年61岁，在位6年。