朱温急于称帝，其心腹蒋玄晖、柳璨、太常卿张廷范等认为天下未平，不可太急，朱温不悦，也不接受他们提出的封大国、加九锡、加殊礼这些受禅改朝换代的预备程序，朝廷以朱温为相国、总百揆，以宣武、宣义、天平、护国、天雄、武顺、佑国、河阳、义武、昭义、保义、戎昭、武定、泰宁、平庐、忠武、匡国、镇国、武宁、忠义、荆南等二十一道为魏国，进封朱温为魏王，仍加九锡时，朱温即怒而不受。
先前柳璨陷害了太多朝臣，朱温对他也厌恶，柳璨劝哀帝禅位并奉哀帝命去汴州表达禅位之意，被朱温拒绝。就在柳璨、蒋玄晖等日夜筹谋改朝换代之际，何太后也派宫女向蒋玄晖乞求禅让后放过自己母子。宣徽副使王殷、赵殷衡嫉恨蒋玄晖，趁机诬陷蒋玄晖私通何太后、意图拖延时间等候时机复唐。此时，朱温三次上表辞让魏王、九锡，诏许之，改以为天下兵马元帅，但朱温已将汴州府舍修为宫阙。朱温相信王殷、赵殷衡的说辞，便遣使杀蒋玄晖，密令王殷、赵殷衡去积善宫将何太后缢杀，再贬杀柳璨、张廷范。唐哀帝也被迫下诏称母后之死系私通蒋玄晖事发自杀，追废母后为庶人，新年的祭天也因太后丧及“宫闱丑闻”为由而没有举行。
朱温在表面上由唐宰相张文蔚率百官劝进之后，接受唐哀帝禅位，正式即皇帝位，更名为朱晃，改元开平，国号大梁，升汴州为开封府，建为东都，而以唐东都洛阳为西都。废17岁的唐哀帝为济阴王，迁往曹州济阴囚禁，次年将其杀害。
因境内的潞州被李克用占据，而潞州又是进击太原的必要之地，于是朱温任康怀贞为潞州行营招讨使，率领将兵八万攻伐潞州。康怀贞率军抵达潞州，挥动大军昼夜猛攻攻，但苦战多日，依然久攻不下，于是大动土木，环潞州城深挖沟壕，多筑堡垒，使潞州城与外面完全隔绝，准备长期围攻。李克用闻讯立刻率大军救援潞州，几乎调动境内全部兵马。同时又派兵攻打潞州南面的泽州，欲切断梁军的退路和军需补给线，朱温派范居实，统兵增援泽州。李克用的援军已经到达，驻扎在离潞州仅二十里的高河镇，不断派出骑兵袭击围城的梁军，朱温则改派李思安取代康怀贞。
李克用病逝，其子李存勖继位，朱温先以为这是李克用的诱敌之计，将昭宣帝杀害，亲自来到泽州，开始指挥部队从潞州撤军。后来，确定李克用已死无诈，又召回围攻潞州的军队，继续包围潞州，因为李思安久攻潞州不仅没有丝毫建树，反而损失将校四十余人，士卒损失数以万计，于是将李思安召到泽州，革除其全部官爵，另任命刘知俊为潞州行营招讨使。刘知俊率精兵万余进攻，小胜而骄，结果遭到新继位的李存勖偷袭而大败，梁兵伤亡数以万计，至此解了长达一年多的潞州之围。朱温闻讯感叹道：“生子当如李亚子（李存勖），李克用虽死犹生！我的儿子与之相比，就像猪狗一样！”
河北赵王王镕归附李存勖，朱温派遣王景仁征讨，王镕于是请求李存勖援助他。这年冬天，王景仁与李存勖的部队在柏乡相遇，在同李存勖交战中惨败而归。燕王刘守光称帝，李存勖闻讯，前去讨伐，刘守光不敌李存勖，写信请求朱温援助。朱温深知幽燕一旦落入李存勖手中，后果不堪设想，于是决定攻打王镕以此声援刘守光。
朱温率军从洛阳出发，号称五十万大军。朱温到达魏州，命杨师厚等围枣强，贺德伦等围蓨县。杨师厚昼夜急攻，枣强因城小，很快被攻陷。当时，蓨县还没有破城，朱温随与杨师厚的部队前去支援贺德伦，将军队驻扎在蓨县以东，可蓨县还未取下，却被数百敌骑攻扰了军营，火烧了很多帐篷和粮草，军心因此大丧。而李存勖的攻势很快，几尽将刘守光消灭，刘守光无法与李存勖继续抗衡下去，朱温“围魏救赵”的方法也失去了作用，随即收拢军队撤退。
朱温年老体弱，本来就患病在身，路上的颠簸更加重了他的病情，以至于不能乘坐轿子，一路歇歇停停，五月六日才返回洛阳。朱温病情越发沉重，对近臣十分悲伤地说道：“我经营天下三十年，想不到太原余孽竟能死灰复燃如此猖狂！我看他李存勖的志向不小，上天却又欲夺我余年，几个儿子皆非其敌手，我将死无葬身之地了”。说着竟哭泣失声，昏死过去了，近臣一面失声呼叫，一面急传御医，待其渐渐苏醒过来，御医也火速来到，急忙诊脉用药，病情这才稍稍缓解。
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因为朱温长子郴王朱友裕早死，因此从建国称帝以来，朱温始终未立太子。此时他明白自己命不久矣，而其他几个亲子又不堪重用，仅仅养子博王朱友文尚可成气，因而决定传位于他。
朱友文驻守在东都开封，朱温于是将传国玉玺交给其妻王氏，让她去召回朱友文，事情被郢王朱友珪的妻子张氏探知，告于朱友珪，朱友珪这时是控鹤都指挥使，控鹤都负责皇宫的警卫工作。朱温看出朱友珪有野心，又下诏即将朱友珪调任为莱州刺史，朱友珪知道这是为了传位给朱友文做的准备，如若自己起身赴命，那么从此就与皇帝宝座无缘，而且当时大多被贬到地方的人，紧接着就追命赐死，恐有杀身之祸，朱友珪更不能自安。
朱友珪穿上庶装，装扮成庶人进入左龙虎军，把情况向统军韩勍说明，韩勍是朱友珪的老部下，恐发生变故因此受到波及不能自保，于是与朱友珪一拍即合，决定协助他弑父篡位。韩勍带领着自己信任的亲兵五百人，换上控鹤军士的服装，跟随朱友珪混入皇宫中隐蔽起来，至半夜启动，砍断万春门的门闩涌入朱温所在的寝殿，此时宫人因恐惧而呼号奔走地逃逸了。
朱温从床上惊醒坐起，问：“造反的人是谁”朱友珪走入回答：“不是别人，是我！”朱温对着朱友珪说：“我早怀疑此贼，愤恨没有杀之。你如此悖逆，杀父篡位，老天爷会放过你吗？”朱友珪指示自己的马夫冯廷谔说“将老贼万段”冯廷谔提刀追砍，朱温奋起，绕着大殿内的柱子躲避，期间冯廷谔挥刀三次都劈到了大柱子上，最后朱温力乏，倒于床榻，冯廷谔找准机会向朱温的腹部刺了一刀，刀刃从后背穿透出来，朱温随即毙命。
朱温被杀死之后，朱友珪使人将寝宫地砖扒开，挖一个坑，用蚊帐包裹其尸，然后埋入寝宫地下，即派供奉官丁昭溥策马飞奔传要将朱友文赐死的伪诏，并于清晨呼使文武百官集中在大殿上，宣读伪造的皇帝诏书“博王朱友文谋图造反，指示杀驾，昨日夜，有穿盔带甲的兵士突入皇宫，幸好依赖于郢王友珪的忠孝，亲率控鹤军士将其歼殄，保全了朕的性命。然朕之病情也因为昨晚发生的事情而更加严重了，故此现以郢王友珪监国，主持军国大事。”
丁昭溥返回，朱友珪确认朱友文已死，公开了朱温驾崩的消息，而后又公布假遗命制书，宣布继帝位，定明年的年号为“凤历”给朱温上谥号神武元圣孝皇帝，庙号太祖，陵墓叫宣陵，在伊阙下葬。朱友珪加冕登基，可朝中人人都清楚他弑父篡位的事实，即使朱友珪用财宝贿赂，大多也不情愿辅佐他，君臣因此离心离德。又因朱友珪软弱失策，对在外的藩王们没有采取先发制人，导致均王朱友贞借此机会，暗中纠集了其他藩王和旧将帅们为外应，确保有与朱友珪进行长期军事对抗的实力，并策动统领洛阳禁军的袁象先为内应，约定发动宫廷政变。
朱友贞起兵讨伐朱友珪，朱友珪派出拦截迎战的部队首战不力，接着被朱友贞劝降，继而又策反了开封龙骧军众将，因此朱友贞于顺利进入东都开封。之后袁象先在西都洛阳向朱友珪发难，率兵几千冲入皇宫中，朱友珪闻讯兵变，同皇后李氏及冯廷谔逃命，来到宫楼北垣楼下，将要出去，可朱友珪知道自己总还是不能逃脱，就让冯廷谔将自己与皇后张氏杀死，紧接着冯廷谔也自尽了。朱友珪死后，袁象先携传国玉玺至东都开封，朱友贞等来玉玺就在开封即位，追废朱友珪为庶人，除朱友珪的年号，复称乾化。