早年在晋王李存勖手下为奴，为人阴险有计谋，也有勇力，因此受到宠爱，李存勖的奴仆编为长直军，便以朱守殷为长直军使，但并未上阵征战，朱守殷喜欢探查他人隐私，李存勖认为是忠心，提升为蕃汉马步军都虞侯。当时，李存勖正与后梁夹河苦战，后梁末帝任命大将王彦章为北面招讨使，引兵来攻，李存勖率主力镇守澶州，命朱守殷率兵守卫德胜，对他说：“王铁枪勇决，乘愤激之气，必来唐突，宜谨备之。”可朱守殷没有听从。王彦章以精兵数千乘雨夜突袭德胜南城，守军无备，被王彦章一鼓而克，死者数千人，身在北城的朱守殷急命甲士乘小舟渡河增援，已来不及了。
后梁大军连克潘张、麻家口、景店诸寨，声势大振，李存勖得到消息，大骂道：“驽才，果误予事！”大将李嗣源请求将朱守殷斩首以正军法，李存勖不肯，反而晋封为镇武军节度使。同光二年，李存勖采用降将康延孝之计，突袭洛阳得手，一路直扑汴京，灭亡了后梁，以朱守殷为巡检，朱守殷恃恩骄恣，凌侮勋旧，与伶人景进互相勾结，权势熏天。李存勖的儿子魏王李继岌领兵灭前蜀，杀死宰相郭崇韬，上表指称指挥使朱友谦与郭崇韬一起谋反，李存勖命朱守殷将其杀死。灭亡后有大功的李嗣源自镇州入朝，李存勖疑其有异心，密令朱守殷伺察动静。朱守殷派人告诉李嗣源：“位高人臣者身危，功盖天下者不赏，公可谓位高而功著矣。宜自图归O，无与祸会也！”李嗣源回答：“吾洛阳一匹夫尔，何能为也！”赵在礼据魏博叛变，李存勖命李嗣源讨伐，李嗣源也被逼谋反，众叛亲离的李存勖亲自讨伐，命朱守殷率领骑兵列阵于宣仁门外，指挥使郭从谦率兵作乱，从兴教门反攻京师，李存勖急如朱守殷拒敌，但朱守殷按军不动。李存勖只好与手下百余人抗击，朱守殷移兵至北邙山下坐观成败，听到李存勖被杀，才驰入宫中，放纵军士大掠，派人前往迎接李嗣源。
李嗣源继位为后唐明宗，升朱守殷为中书门下平章事、河南尹、判六军诸卫事。次年，改任宣武军节度使。九月，李嗣源突然准备出巡汴州，大家认为是要对付地方藩镇，朱守殷闻讯大惊，判官孙晨劝他先下手为强，于是朱守殷袭杀不肯从乱的都指挥使马彦超，闭城拒守。李嗣源命宣徽使范延光前往劝谕，朱守殷不听，范延光认为“不早击之，则汴城坚矣；愿得五百骑与俱。”李嗣源听从，范延光晚上出发，天亮前急行二百余里，直抵汴州城下，朱守殷大惊。李嗣源的大军随后赶到，命御营使石敬瑭率大军倍道来援，四面进攻，城中军民争相出降，朱守殷知事不济，尽杀其族，引颈命左右斩之。
守军见主帅已死，垣开门出降，判官孙晟南奔吴国，得到权臣徐知诰的庇护，李嗣入城后，命鞭打朱守殷的尸体，传首于京师，同时任命马彦超之子马承祚为持莩な贰
