唐宣宗大中六年十月癸未，也就是公元852年12月5日，朱温降生在宿州砀山县午沟里一户寻常乡绅之家。他的祖父与父亲皆是饱读诗书的文人，以教书授徒为业，终身未曾踏入仕途为官，没有显赫的官爵履历。可朱氏一族在当地颇有声望底蕴，家族门第足以和地方上权势名望更高的官宦世家联姻，在乡里间依旧保有不俗的地位。
朱温家中兄弟三人，长兄朱全昱，性情敦厚本分；二兄朱存，性情刚猛好武；朱温排行第三。父亲早早离世，家中骤然失去顶梁柱，家境迅速败落，变得贫寒困顿。母亲王氏无力独自拉扯三个孩子长大，只得带着兄弟三人前往萧县，依附同乡刘崇家，靠做佣工谋生，寄人篱下度日。
待到朱温长大成人，他生性顽劣桀骜，不肯安分从事农耕纺织这类寻常生计，平日里恃勇逞强，以豪雄勇武自居，行事乖张不羁，乡里的百姓大多厌烦他的做派，刘崇也素来看不惯他游手好闲、好勇斗狠的模样，时常斥责管束。唯有刘崇的老母亲心善，怜惜他身世孤苦，时常对他多加照拂，旁人苛待他时，也总会出面维护。
唐僖宗乾符年间，天下灾荒频发，山东大地连年颗粒无收，饿殍遍野。走投无路的流民饥民纷纷聚集，落草为寇，四方盗贼蜂起，声势浩大。黄巢趁此时机在曹州、濮州一带揭竿而起，无数活不下去的饥民争相投奔，麾下迅速聚集起数万之众，唐末农民起义的浪潮就此席卷中原。
乾符四年，在外漂泊隐忍多年的朱温，不愿再困于乡野寄人篱下，便与二哥朱存一同辞别刘崇母子，投身黄巢的起义军之中，自此踏上了动荡的军旅之路。后来黄巢大军转战岭南，一路南征北战，战事惨烈，朱存战死沙场，殒命异乡；朱温却凭借战场上的勇猛果敢，屡立战功，被黄巢提拔为军队队长，在起义军中渐渐崭露头角。
广明元年十二月五日，黄巢率领起义大军攻破大唐都城长安，唐僖宗仓皇出逃，辗转前往成都避难。黄巢建立大齐政权之后，委派朱温领兵驻守东渭桥，扼守长安东面的要冲。彼时唐朝将领诸葛爽率领河北行营兵马驻守栎阳，也就是如今陕西西安阎良区武屯镇一带，是阻挡起义军的重要力量。黄巢命朱温前往招降诸葛爽，朱温凭借出色的辩才与威慑力，成功说服诸葛爽归降大齐，不费兵卒拿下一处重镇。
中和元年二月，朱温被任命为东南面行营都虞候，肩负起稳固东南防线的重任。他率军攻打邓州，也就是今日河南邓州，一战击溃守军，生擒邓州刺史赵戒，牢牢扼守住荆襄地区北上的通道，阻挡了唐军从南方反扑的攻势，让新生的大齐政权东南边境得以安稳。同年六月，朱温班师返回长安，黄巢亲自前往灞上为他接风劳军，足见对他的倚重。七月，朱温又被调往长安西侧的兴平，即今陕西咸阳兴平，抵御从邠州、岐州、鄜州、夏州等地集结而来的各路唐军藩镇兵力。
八月，鄜延节度使李孝昌、夏州节度使李思恭率领大军进驻东渭桥，妄图威逼长安，黄巢再度派遣朱温领兵前去抵御。九月，朱温在东渭桥战场摆开阵势，大败李孝昌、李思恭的唐军，重创藩镇联军。十一月，起义军将领孟楷与朱温乘胜追击，在富平一带再度大破二李的军队，唐军溃不成军，兵卒四散奔逃，李孝昌与李思恭只能狼狈退回各自的藩镇，再也不敢轻易东进。
中和二年（882年）二月，长安战局陷入胶着拉锯，黄巢麾下大齐政权各路兵马四面受敌、节节承压。为稳固长安东北屏障、打通河东战线，黄巢正式授命朱温为同州防御使，并定下令其自行领兵攻取、就地镇守的方略，将收复重镇同州的重任全权交付于他。
彼时朱温驻军丹州，手握精锐部曲，得令之后即刻整饬三军，率领麾下兵马顺势南下，一路势如破竹，沿途唐军望风溃散，未遭遇强力抵抗便兵临同州城下。同州地处渭水北岸，是连接关中与河中的咽喉要地，战略地位至关重要。唐朝同州刺史米诚深知朱温骁勇善战，且守军兵力薄弱、军心涣散，根本无力固守城池，眼见齐军兵临城下，惊惧之下不敢迎战，果断弃城出逃，一路奔往河中地界避难。朱温兵不血刃，顺利攻克同州，自此据守这座关中重镇，成为大齐政权东北方向的核心屏障。
然而同州根基未稳，危机便接踵而至。当时河中节度使王重荣坐拥河中富庶之地，集结数万精锐唐军，联合周边效忠李唐的各路藩镇兵马，组建联军，意图收复同州、步步蚕食齐军势力，进而合围长安，瓦解黄巢政权。王重荣治军严苛，麾下士卒久经战阵、装备精良，皆是北疆百战之师，对立足未稳的朱温部形成了压倒性的军事威胁。
两军随即在河中边境展开对峙交战。王重荣为速战速决、一举击溃朱温，从全军中甄选三万身披重甲、战力顶尖的精锐甲士，组建先锋劲旅，猛攻朱温营寨。朱温麾下兵马虽勇，但兵力远逊于唐军，且连日征战、疲惫不堪，面对数倍于己的精锐唐军强攻，阵型接连被冲破，前线节节溃败。
眼见大军即将全线溃散，身陷绝境的朱温心生惊惧，深知一旦唐军渡河掩杀，全军必将覆没。为阻断唐军追击、争取喘息之机，他无奈下令，将军中所有用于渡河、运粮的舟船尽数凿沉于渭河之中，以自断退路的方式暂缓唐军攻势。但此举终究只是权宜之计，无法扭转兵力悬殊的败局，朱温所部最终惨遭大败，被困同州孤城，陷入外无援军、内缺粮草的绝境。
绝境之中，朱温数次遣使突围，接连十次递上奏表，火速向身在长安的黄巢求援，详细陈述同州危局、唐军重兵围城的绝境，恳请中枢调拨兵马、粮草驰援。彼时黄巢主力被各路唐军牵制，长安腹地战事吃紧，而黄巢亲信左军使孟楷素来与朱温不和，又私心专权、遮蔽圣听，忌惮朱温在外手握兵权、屡立战功，唯恐其再度得势、凌驾于自己之上，竟将朱温所有求援奏章全部隐匿不报，致使黄巢全然不知同州前线的惨烈危局，始终未发一兵一卒救援。
时日迁延，朱温困守孤城，迟迟等不到半分援军，城中军心日渐浮动。与此同时，各方战报陆续传入城中，朱温清晰得知：黄巢大齐政权早已不复初入长安时的鼎盛之势，四面藩镇唐军合围之势已成，各处战场接连失利，战线持续收缩，政权整体势力窘迫困厄。麾下各路将帅或心生畏怯、消极避战，或暗自观望、私通唐军，全军上下军心涣散、离心离德，败亡之势已然显露，无可挽回。
在此存亡之际，朱温麾下亲信将领胡真、谢瞳二人反复劝谏。二人深知大势所趋，看清大齐必败、李唐势存的天下大势，纷纷力劝朱温认清时局、弃暗投明，即刻归降唐朝，以此保全麾下将士性命，亦为自身谋一条生路与仕途。
朱温本就机敏狡黠、审时度势，半生征战深谙乱世生存之道。他目睹黄巢中枢昏聩、权臣弄权、赏罚不明，前线将士浴血奋战却求援无门，又眼见大齐政权内外崩坏、败局已定，心中彻底看透大势，摒弃了对黄巢的效忠之心，心中已然定下叛齐归唐、顺势反正的决心。
中和二年（882年）九月，局势愈发危急，朱温不再迟疑，连夜召集身旁所有心腹部将，秘密商议归降大计。为彻底斩断与大齐的羁绊、向唐朝表以赤诚，杜绝后患，朱温当即下令，擒杀黄巢派驻同州的监军使严实，彻底脱离黄巢掌控。随后，他传令全城将士、官吏百姓，举同州全城军民、所辖兵马，开城归降河中节度使王重荣。
朱温率众归降的消息传开后，唐军大营之中争议骤起。唐军监军、宦官杨复光素来痛恨起义军将领，认为朱温身为黄巢心腹悍将，多年为祸唐军、屠戮官兵，罪孽深重，执意要将朱温就地斩杀，以绝后患。
危急关头，王重荣连忙出言阻拦，力保朱温：“当今朝廷正广施招降之策，凡是归降的黄巢部众，一律赦免罪责、既往不咎。更何况朱温骁勇善战、勇冠三军，是难得的绝世将才，麾下兵马战力强悍，正当为朝廷所用、征讨逆贼。此刻杀其归降之人，不仅违背招降诏令，更会寒了所有欲归降贼众之心，于大局不利，绝非吉事！”
一番话语有理有据，最终保下朱温性命。朱温感念王重荣救命提携之恩，又为稳固自身靠山、攀附河中势力，当即恭敬跪拜，认王重荣为舅父，诚心依附其麾下。
随后，当朝宰相、诸道行营都统王铎遵照唐僖宗招降敕令，正式任命朱温为同华节度使，赋予其镇守同州、华州两地的军政大权。
王重荣深知朱温归降是平定叛乱的大好契机，不敢延误，当日便连夜草拟奏章，快马加急送往蜀地，向流亡成都的唐僖宗禀报朱温举城归降、愿效忠朝廷的喜讯。
彼时唐僖宗避乱蜀郡，终日忧心长安战局、焦灼国事，久无捷报，心中郁郁。阅览奏章得知朱温归降一事，龙颜大悦，欣喜慨叹：“此乃上天赐朕之绝世上将，助朕平定乱世、收复河山！”
欣喜之下，唐僖宗即刻降下圣旨，破格擢升朱温，授其左金吾卫大将军的高阶官职，兼任河中行营副招讨使，赋予其统兵征战、招抚叛众的职权。同时，为嘉奖其归降之功、昭示朝廷恩宠、令其忠心辅唐，皇帝特赐其御名全忠，寓意“全心尽忠、匡扶大唐”。
自此，褪去黄巢叛将身份、更名朱全忠的他，正式跻身唐军正规将帅序列。他整合收拢自己昔日跟随黄巢征战的旧部精锐，兼并整编河中藩镇的精锐兵马，整军肃纪、秣马厉兵，自此追随唐军主力征讨四方。凭借自身过人的军事谋略、悍勇战力，其大军所向披靡、攻无不克、战无不胜，迅速成为平定黄巢之乱的核心精锐力量。