朱温同身旁心腹计议，杀了黄巢的监军使严实，率领全同州军民投降王重荣。杨复光想要斩杀朱温，王重荣阻止说：“如今招降黄巢兵马，投降的一律赦免，况且朱温此人骁勇可用，杀了他怕是不祥。”朱温认王重荣为舅父，王铎遵守诏令以朱温为同华节度使，王重荣当天就赶快写成奏章上报朝廷，唐僖宗在蜀郡看到奏章就高兴地说：“这是上天赐给我的上将啊”。下诏授给朱温左金吾卫大将军的官职，担任河中行营副招讨使，又赐名“全忠”。从此，朱温统率他的旧部以及河中的兵士一起行动，所到之处战无不克。
唐朝廷任朱温为汴州刺史、宣武军节度使，要等到唐军收复京城后赴任。于是，朱温加紧与各路唐军围攻长安，黄巢退出长安，由蓝田关东出，攻入蔡州，唐蔡州节度使秦宗权投降，于是进围陈州。
朱温进入汴州上任节度使，朱温这时三十二岁。从此，汴州宣武军，成为他的大本营。当时，汴、宋等地饥民遍野，官民所用物资都穷尽，内外兵马骄横难以压制，面临着内外危机，而朱温的兵势却日益增加。蔡州刺史秦宗权同黄巢余党纠合，一同包围陈州，唐僖宗下诏书，因为黄巢未平，加朱温为东北面都招讨使，去支援陈州。
黄巢的兵势还非常强，周岌、时溥、朱温等难以独自抵挡，一起求救于河东节度使李克用。朱温在瓦子寨袭击黄巢的部队，攻下了瓦子寨，黄巢的大将李唐宾、楚丘王虔裕投降了朱温。当时，陈州四面有很多黄巢残余的部队，朱温分兵扑灭包围陈州的黄巢军队，经历大小四十次战斗。朱温军队攻下西华寨，黄巢大将黄思邺只剩下一人骑马逃奔陈州，朱温乘胜追击，鼓噪而进。黄巢的军队退走，朱温攻入陈州，因为陈州刺史赵犨很感激朱温，到他马前迎接，继而归附于他。不久，听说黄巢余党还在陈州北面的故阳垒，朱温就直接回到汴州。