朱温出生于唐宣宗年间，他的家族原本在当地颇有声望。然而，由于他的父亲早逝，家境逐渐中落，母亲王氏只得带着朱温和他的兄弟在他人家中做佣人谋生。唐僖宗时，山东私盐贩子黄巢起兵反抗唐朝，起义迅速发展，震动了整个天下。朱温早就对目前的生活感到不满，于是与二哥朱存商议后，二人决定投奔起义军。
加入起义后，朱温随着起义军队四处征战。他的兄弟在转战岭南时战死，而朱温凭借勇猛的战斗和聪明的头脑，在战场上屡立战功。由于他善于策划并有出色的计谋，他多次获得晋升，先后担任队长、都虞候等职位。中和二年(882年)，黄巢任命朱温为同州防御使，但要求黄巢亲自去攻占同州。然而，黄巢虽然攻下了同州，却遭到河中节度使王重荣与其他藩镇的联合攻击。
朱温在与王重荣的战斗中失败后，十次上表请求黄巢的援助，但却被黄巢的左军使孟楷拒绝。与此同时，朱温得知黄巢的军队陷入困境，许多将领士兵心思涣散，他推断起义必将失败。因此，在亲信胡真和谢瞳的劝说下，他杀死了监军使严实，并在同年九月投奔了唐朝。
朱温因为多次击败唐军而在唐朝方面声名远扬，唐僖宗对朱温的投降感到非常高兴，立即下令任命他为左金吾卫大将军，担任河中行营副招讨使，并赐名为"朱全忠"。
投降唐朝后，为了自身的前途，朱温毫不留情地对付起义的前盟主黄巢。他的官职也随之多次晋升，次年升任汴州刺史、宣武军节度使。在朝廷和朱温的打击下，黄巢遭遇了一次次的失败。最终在中和四年(884年)，黄巢战败身亡，唐僖宗加封朱温为检校司徒、同平章事，并封他为沛郡侯。随后，由于他屡战屡胜秦宗权，朱温先后升任检校太保、检校太傅，并改封吴兴郡王。
当时，为了确保军队的战斗力，朱温制定了严格的军法，实行了"跋队斩"的惩罚措施，即如果将校阵亡，其所属的士兵全部斩首。这导致许多士兵在主将阵亡后纷纷逃跑。为了抓住逃跑的士兵，朱温甚至下令在他们的脸上刺字。这种做法固然保证了军队的战斗力，但也造成了大量士兵的冤死。