朱溫出生於唐宣宗年間，他的家族原本在當地頗有聲望。然而，由於他的父親早逝，家境逐漸中落，母親王氏只得帶着朱溫和他的兄弟在他人家中做傭人謀生。唐僖宗時，山東私鹽販子黃巢起兵反抗唐朝，起義迅速發展，震動了整個天下。朱溫早就對目前的生活感到不滿，於是與二哥朱存商議後，二人決定投奔起義軍。
加入起義後，朱溫隨着起義軍隊四處征戰。他的兄弟在轉戰嶺南時戰死，而朱溫憑藉勇猛的戰鬥和聰明的頭腦，在戰場上屢立戰功。由於他善於策劃並有出色的計謀，他多次獲得晉升，先後擔任隊長、都虞候等職位。中和二年(882年)，黃巢任命朱溫爲同州防禦使，但要求黃巢親自去攻佔同州。然而，黃巢雖然攻下了同州，卻遭到河中節度使王重榮與其他藩鎮的聯合攻擊。
朱溫在與王重榮的戰鬥中失敗後，十次上表請求黃巢的援助，但卻被黃巢的左軍使孟楷拒絕。與此同時，朱溫得知黃巢的軍隊陷入困境，許多將領士兵心思渙散，他推斷起義必將失敗。因此，在親信胡真和謝瞳的勸說下，他殺死了監軍使嚴實，並在同年九月投奔了唐朝。
朱溫因爲多次擊敗唐軍而在唐朝方面聲名遠揚，唐僖宗對朱溫的投降感到非常高興，立即下令任命他爲左金吾衛大將軍，擔任河中行營副招討使，並賜名爲"朱全忠"。
投降唐朝後，爲了自身的前途，朱溫毫不留情地對付起義的前盟主黃巢。他的官職也隨之多次晉升，次年升任汴州刺史、宣武軍節度使。在朝廷和朱溫的打擊下，黃巢遭遇了一次次的失敗。最終在中和四年(884年)，黃巢戰敗身亡，唐僖宗加封朱溫爲檢校司徒、同平章事，並封他爲沛郡侯。隨後，由於他屢戰屢勝秦宗權，朱溫先後升任檢校太保、檢校太傅，並改封吳興郡王。
當時，爲了確保軍隊的戰鬥力，朱溫制定了嚴格的軍法，實行了"跋隊斬"的懲罰措施，即如果將校陣亡，其所屬的士兵全部斬首。這導致許多士兵在主將陣亡後紛紛逃跑。爲了抓住逃跑的士兵，朱溫甚至下令在他們的臉上刺字。這種做法固然保證了軍隊的戰鬥力，但也造成了大量士兵的冤死。
