唐昭宗光化元年（公元898年），昭宗不得不任命朱全忠为宣武（治所汴州）、宣义（治所滑州）、天平（治所郓州）三镇节度使。期间，朱全忠与幽州（今北京市）刘仁恭结好，一起进攻李克用，夺取了东昭义所属邢州（今河北省邢台市）、洺州（今河北省永年县）、磁州（今河北省磁县）三州。不久，朱全忠听说忠义（治所襄州、今湖北省襄阳市）节度使赵匡凝暗中投靠杨行密，发兵南下进攻邓州（今河南省邓州市），赵匡凝请降。十一月，朱全忠又听说奉国（治所蔡州）节度使崔洪与杨行密来往，发兵进攻。崔洪以其弟为人质请降，朱全忠答应了。光化二年（公元899年）年初，杨行密大举北上，进攻徐州。朱全忠亲率大军抵御，杨行密闻讯后不战而退。不久，刘仁恭也大举南下，进攻魏博。魏博人向朱全忠求救。朱全忠派遣朱友伦、张存敬、李思安等将进驻内黄（今河南省内黄县），朱全忠率领大军随后赶到，大破刘仁恭之军，刘仁恭逃往沧州（今河北省沧州市），与此同时，李克用从朱全忠手中又夺回了潞州。光化三年（公元900年），朱全忠乘胜进攻沧州，遇雨而撤，同时，李克用趁虚派兵东进，夺取洺州。朱全忠率领大军从沧州返回，河东军不战而退，朱全忠又重新夺回了洺州。九月，朱全忠开始讨伐镇州（今河北省正定县），王镕投降。继而又讨伐定州（今河北省定州市），义武（治所定州）节度使王郜逃奔河东（治所今山西省太原市）投靠李克用，其叔父王处直投降。刘仁恭之子刘守光领兵救援定州，反被朱全忠击败。自此，中唐以来割据河北的“河朔三镇”开始臣服于朱全忠。

当朱全忠还在河北之时，唐朝朝廷发生了内乱。左神策军护军中尉刘季述软禁了昭宗，拥立昭宗之子、德王李裕为帝，并给朱全忠带信情愿把唐朝的江山社稷让给朱全忠。朱全忠匆匆忙忙从定州前线返回大梁，商议对策，最终定下了拥护昭宗复辟的计划。

天复元年（公元901年）元旦，禁卫军将领孙德昭诛杀刘季述等人，迎回了昭宗。朱全忠则借口河中节度使王珂结好李克用，发兵奔袭河中，并一举夺占了河中。此后，朱全忠命令各军向太原发起总攻，但无果而返。到了该年的下半年，朝中宰相崔胤与宦官集团矛盾激化，崔胤请求朱全忠领兵入关，杀尽宦官。宦官头领韩全诲等人劫持昭宗逃往凤翔，依附凤翔节度使李茂贞。天复二年（公元902年），朱全忠趁机领兵入关，相继拿下了韩建的华州（今陕西省华县）、司马邺的同州、李继徽（后改名杨崇本）的邠州（今陕西省彬县），兵临凤翔（今陕西省凤翔县）城下，后又袭占了李茂勋（后改名李周彝）的鄜州（今陕西省富县）。天复三年（公元903年）年初，朱全忠与李茂贞议和，昭宗返回长安。昭宗返回长安后，朱全忠留下兵马护驾，完全控制了昭宗君臣。此时，崔胤觉察出朱全忠的野心，开始与朱全忠貌合神离，与此同时，平卢（治所青州、今山东省青州市）节度使王师范激于义愤，趁朱全忠大军西进之际，偷袭朱全忠东方各个军镇，并顺利占领了兖州。朱全忠赶忙调集大军东进抵御，并于同年八月逼迫王师范投降。十月，朱全忠留在长安的侄儿朱友伦（朱全忠二哥朱存的次子）暴死，朱全忠大怒。

天祐元年（公元904年）一月，朱全忠领兵来到河中，京师一片恐惧。朱全忠密令朱友谅（朱全忠长兄朱全昱的长子）矫诏诛杀了宰相崔胤等人，并迫使昭宗迁都洛阳。八月，朱全忠命人弑杀了昭宗，另立昭宗之子、辉王李祚（改名李柷）为皇帝，是为昭宣帝，又称唐哀帝。十一月，光州（今河南省光山县）投降朱全忠。

天祐二年（公元905年），朱全忠派遣杨师厚讨伐赵匡凝，很快就占领了襄州（今湖北省襄阳市）、荆州（今湖北省江陵县）。赵匡凝投奔淮南的杨行密，赵匡明投奔西川的王建。十月，唐哀帝任命朱全忠为诸道兵马元帅。期间，朱全忠已经命令留在洛阳的蒋玄晖、柳璨等爪牙们安排篡唐事宜，然而，这些人未能体会到朱全忠的迫切心态，惹得朱全忠大怒。

天祐三年（公元906年）年初，魏博兵乱，朱全忠趁机进入魏州（今河北省大名县），经过数月的平乱，终于平定了魏博的叛乱。八月，他又深感必须先拔掉沧州这颗钉子，遂再次发兵讨伐沧州。然而，就在沧州旦夕可下之际，朱全忠的亲信部将、昭义节度使丁会因不满朱全忠弑君暴行，投靠了李克用，朱全忠唯恐李克用会趁虚率军南下，威胁洛阳、大梁，赶忙从沧州前线撤军。

潞州失守的消息传来，让朱全忠的颜面扫地，唯恐自己的内部会引发连锁反应，进而分崩离析，遂决定加快篡唐立国的步伐。天佑四年（公元907年）四月十八日，朱全忠终于登基即皇帝位，二十二日，他下诏宣布大赦天下，改元为开平元年，国号大梁；以唐哀帝为济阴王，一切按照前代处置亡国之君的惯例进行，唐朝内外群臣的官爵一律保留；以汴州为开封府，命名为东都；以原东都洛阳为西都；取消长安西京称号，改京兆府为大安府，在大安府设置佑国军，将魏博军改名为天雄军。将济阴王（即唐哀帝李柷）迁往曹州（今山东省曹县）软禁起来，在他的住处用荆棘环绕，派全副武装的士兵看守。次年二月二十二日，朱晃派人在曹州毒死了年仅十七岁的济阴王李柷，追谥为唐哀皇帝。