朱溫駐守同州，直接麵對的就是唐朝河中留後王重榮，朱溫與王重榮多次交鋒，均遭敗績。當時唐軍有一批運糧的三十艘船通過夏陽（今陝西合陽東），朱溫派兵中途搶劫下來。王重榮派三萬精兵搶奪，朱溫不敵，隻好把船隻鑿沉，王重榮便圍住了同州城。朱溫突圍不能，隻好向黃巢求援。可是求援的奏章都被當時主政的孟楷扣住，也不派兵增援。朱溫坐困孤城，又看出形勢對黃巢很不利，便有了背叛黃巢的心。這時他手下的一個部將謝瞳，使乘機勸朱溫降唐。他說："黃巢乘唐朝衰弱的機會，率領幾十萬大軍攻下了唐的首都，自己當了皇帝。現在唐朝己調集四方軍隊圍困住黃巢。黃巢看來當皇帝不會持久，而唐朝的力量卻愈來愈強大。我們當下處境困難，黃巢又不派兵援助，你要考慮自己的出路呀！"朱溫聽了謝瞳的話，就決定投降唐朝。他先殺了黃巢派的監軍嚴實和反對投降的大將馬恭，向自己的對手王重榮投降了。忠武軍監軍楊複光主張殺了朱溫，王重榮卻認為："朱溫的投降對朝廷很有利，殺了他就會絕了黃巢手下大將歸附朝廷之路。"所以馬上任命朱溫為同州、華州節度使，並且寫了奏表，派謝瞳到成都送給唐僖宗。僖宗看了奏表，十分高興，大呼：“這是上天送給我的。”封朱溫為左金吾衛大將軍，充河中行營副招討使，並賜名為朱全忠。
在農民起義軍與唐軍相對峙的時期，朱溫的降唐不但削弱了起義軍的力量，而且使長安東麵的屏蔽全失，所以對起義軍是一個重大的打擊。朱溫的降唐並且受到重用，也動搖了起義軍的軍心，一些起義軍的將領在朱溫的引誘和影響下，叛變時有發生。而朱溫自己，由於受到唐朝皇帝的重用，就在被賜名為朱全忠以後，特別賣力地為唐朝效命，因而成為封建統治階級鎮壓農民起義的一隻得力的鷹犬。
公元883年，即唐僖宗中和三年四月初九日，黃巢因西安城中無糧，隻得率軍撤離長安，轉向河南一帶。他派大將孟楷攻打蔡州今河南汝南，唐朝的蔡州節度使秦宗權出戰失敗，便投降了黃巢，並和孟楷一起進攻陳州（今河南淮陽）。陳州刺史趙早有準備，乘孟楷不備，全力出擊，孟楷所率的一萬人全軍覆沒，孟楷本人也不幸戰歿。孟楷是黃巢最寵愛的大將，黃巢聽說孟楷戰死，集中所有的兵力圍攻陳州，由秦宗權負責後勤補給。趙固守陳州，黃巢屢攻不克，便在陳州外圍築壘圍困，號稱"八仙營"。營壘修的如同宮殿一般，旁邊還有百官衙門。黃巢儲備糧草，準備持久之計，必欲攻破陳州，為孟楷報仇。趙一麵堅守城池，一麵派人向太原的李克用、汴州（今河南開封）的朱全忠求援。當時已升任宣武節度使的朱全忠率軍趕赴陳州，和李克用一起在陳州外圍與黃巢的起義軍作戰，朱全忠在鹿邑（今河南鹿邑）西擊敗了起義軍的-部後，就占領了亳州（今安徽亳縣），接著又在瓦子寨（黃巢在陳州城外臨時修建的寨屋）打敗了起義軍，駐在尉氏（今河南尉氏）的起義將領李唐賓、王虔裕率部投降了朱全忠，李克用在太康大敗黃巢的大將尚讓。黃巢見軍事失利，隻得退到陳州北麵的故陽裏，依舊保持對陳州的圍困態勢。五月間，突然連續下起大雨，河水暴漲，四處流溢，衝垮了黃巢所築的營壘。黃巢見大事已去，隻好舍棄了圍困三百天的陳州。
黃巢撤兵後，李克用緊追不舍，朱全忠回到自己的節度使駐地汴州。黃巢在李克用的追擊下，渡過汴水進攻汴州。朱全忠向李克用求救，李克用在河南中牟北的王滿渡大敗黃巢的主力部隊，黃巢手下大將尚讓率一萬人投降了唐將時溥，黃巢手下另外一些將領李讜、楊能、霍存、葛從周、張歸霸、張歸厚等人投降了朱全忠。至此，黃巢的主力傷亡殆盡，隻好向兗州方向撤退。對唐朝王室忠心耿耿的李克用獨自率軍窮追不舍，後來因為糧盡不得不停止追擊，黃巢隻剩下一千多人逃到了泰山，勢窮力盡的黃巢不甘被俘受辱，自殺殉難。
由於朱全忠鎮壓農民起義有功，唐朝就封他為檢校司徒、同中書門下平章事、沛郡侯，後來又封為吳興郡王，還賜給他鐵券和德政碑。朱全忠終於靠農民軍將士的鮮血，爬進了唐朝封建統治階級的最高階層。黃巢領導的起義軍被鎮壓下去以後，唐末形成的藩鎮割據，由於一些新的軍閥的出現，情況更加複雜化。朱全忠宣武節度使管轄的地區，在今開封為中心的河南一帶。為了鞏固和擴展自己的地盤，壯大自己的政治和經濟力量，就要吞並其它的藩鎮。對朱全忠來說，當務之急是吃掉蔡州節度使秦宗權。
秦宗權曾經和黃巢聯軍攻打陳州，他趁黃巢全力圍困陳州之際，借機搶掠附近的二十幾個府縣，擴充軍隊，增強實力。秦宗權是當時最慘無人道的軍閥，他每攻下一地，不僅把財物搶劫一空，還把人都殺光，用車拉著充當軍糧，以致河南一帶千裏無人煙。當時河南各州府，隻有趙保陳州，朱全忠保汴州，也僅能自保而已。朱全忠奉唐僖宗之命討伐秦宗權，實力卻相距甚遠，隻好向占據兗州、鄆州的朱瑾、朱宣兄弟求援，朱瑾、朱宣也恨極了秦宗權，親自帶兵增援，朱全忠和趙、朱瑾、朱宣聯兵大敗秦宗權，秦宗權兵敗後退回蔡州，被他的愛將申叢抓住，送給朱全忠，朱全忠把秦宗權送到西安斬首伏法。消滅了秦宗權後，朱全忠基本控製了河南，陳州刺史趙感激朱全忠解救陳州之德，對他奉命惟謹，如同他的屬下一般。朱全忠勢力強大後，便要吞並臨近的藩鎮，當時占據徐州的徐州行營兵馬都統時溥在黃巢敗後，論功以為第一，朱全忠和他爭功，雙方便有了嫌隙。朱全忠受命到淮南去討伐孫儒，路過徐州時，遭到時溥的阻攔。朱全忠索性率兵攻打起徐州。雙方的戰爭持續了六七年，最後時溥在徐州城破之日和妻子自焚而亡，徐州、泗州一帶又落到朱全忠手中。消滅了時溥後，朱全忠便移兵攻打兗州和鄆州的朱氏兄弟。在朱全忠攻打時溥時，朱曾經從中為他們講和，又寫信譴責朱全忠，朱全忠當時全力對付時溥，對朱氏兄弟采取敷衍態度。而朱瑾、朱因見朱全忠的士兵強壯善戰，便在兩地邊境上用重金招徠，本來就想奪取兗州、鄆州的朱全忠正愁找不到借口，便以此為口實，翻臉攻打曾經援助過他的朱氏兄弟。又用了三四年的時間消滅了朱氏兄弟，占據了兗州和鄆州。朱全忠勢力越來越強大，乃至魏州（今河北大名東南）的羅弘信、鎮州（今河北正定縣）和定州（今河北定縣）的王鎔、王處存都不得不依附於他，這樣朱全忠就基本上控製了中原大部分地區，成為各藩鎮中實力最為雄厚的軍閥。