朱桓,字休穆,吴郡吴县人。孙权为将军,朱桓在他幕府中供职,被任命为余姚县县长。朱桓前往余姚上任正遇上当地瘟疫流行,粮食缺乏价钱昂贵。朱桓分派正直的官吏去各地慰问关心,赠予医药,粥饭供应不断,士人百姓都对他感恩戴德。他被升为荡寇校尉,带兵二千员,让他在吴郡、会稽两地招募。他收集散兵游勇,一年之间,得到一万余人。后来丹杨、鄱阳山贼蜂涌而起,攻城掠地,杀害官长,处处屯兵立寨。朱桓督领诸将,转战征讨,各处相继平定。他逐步升为偏将军,封爵新城亭侯。朱桓后来接替周泰为濡须督。黄武元年(222),魏国派遣大司马曹仁率领步、骑兵数万进军濡须,曹仁打算用兵袭击攻取濡须口水洲上吴军营寨,却先放出消息,说要东往攻打羡溪。朱桓分出部分兵力赶赴羡溪,兵卒已出发,突然得到曹仁已进军至濡须仅离七十里的消息。朱桓赶紧派人去追回去羡溪的部队,部队未赶到曹仁大军已突然杀来。当时朱桓手下以及所率兵卒,在原地者只五千人,诸位将领心中悬悬,各人都很畏惧,朱桓向他们喻解形势,说:“凡遇两军交战对阵,胜负取决于将领,不在兵卒多少。各位听说曹仁用兵作战的才能,与我朱桓相比如何?兵法上所说的客军超过守军一倍的情况,是说双方都处在平原地带,无城池可以据守,又指双方的兵士勇怯状况相同的情况而已。如今敌人既非智勇之将,加之他的士卒都很胆怯,又千里徒步跋涉而来,人疲马惫,而我与各军共据守在高城,南面濒临大江,北面背靠山陵,以逸待劳,作为主人抵制敌人,这是百战百胜的优势。即使曹丕亲自前来,尚不值得忧虑,何况曹仁等人呢?”朱桓因而偃旗息鼓,外表上显示自己兵力薄弱,以此诱骗曹仁前来。曹仁果然派遣他的儿子曹泰攻打濡须城,另分派将军常雕督领诸葛虔、王双等,乘坐油船另外袭击中洲。而中洲是军中将领家属所在的地方。曹仁亲自率领万人留守橐皋,又作为曹泰等人的后盾。朱桓所部兵将攻取油船,或分队攻击常雕等,朱桓等人则亲自前迎抵御曹泰,烧毁曹营后敌军败退,于是斩杀常雕,生擒王双,押送武昌,在战斗中斩死和溺死的敌兵千余人。孙权嘉奖朱桓的功绩,封朱桓为嘉兴侯,升任为奋武将军,兼任彭城相。
黄武七年(228),鄱阳太守周鲂诈骗诱引魏国大司马曹休,曹休率领步、骑兵十万人到皖城来迎接周鲂。当时陆逊为元帅,全琮与朱桓为左、右督,各督率三万人迎击曹休。曹休知道受了欺骗,本当领兵退还,但他自恃兵众势盛,决定迎着吴军决一死战。朱桓献计说:“曹休本来是由于亲属关系而被任用,不是智勇双全的名将。现在交战他必定失败,失败必然逃走,逃走应从夹石、挂车经过,而这两处道路都险阻扼要,如果用一万兵卒垒守塞路,则敌军便可全部消灭,而曹休也可生擒,我请求让我率领自己的部下前往断其退路。如果能受益于天威,能获得曹休来证实我的话见效,便可以乘胜长驱直入,进取寿春,割取淮南之地,以图谋许昌、洛阳,这是万世才遇一次的良机,不可失去。”孙权先与陆逊商议,陆逊认为此计不可行,故此朱桓的计策不得实现。
黄龙元年(229),朱桓被任为前将军,兼任青州牧,假节。
嘉禾六年(237),魏国庐江主簿吕习请求吴国派大军前往,准备打开城门为内应。朱桓与卫将军全琮一起率军前往迎接吕习。军队到达后,事情败露,部队应当返还。庐江城外有溪水,去城一里左右,宽三十多丈,深八九尺,浅地方四五尺,各部全部渡水离去,朱桓亲自断后。当时庐江太守李膺正严整兵马,企图待吴军渡至河中,乘势逼进攻击。及至见到朱桓的令旗车盖在队伍后尾,终于不敢出军。他畏惧朱桓竟到如此地步。其时,全琮为都督,孙权又命令偏将军胡综宣传诏令,让胡综参与军事。全琮因军出无所收获,商议打算部署各将领,搞些偷袭行动。朱桓一向气势高傲,故此羞于见自己的部下,于是前往见全琮,问行动的意图,因激动发怒,与全琮计较争执。全琮想自我解脱,于是说:“主公自己命令胡综为都督,胡综意思要这样为好。”朱桓更加忿怒,回来后就派人去叫胡综。胡综来到军门,朱桓出来迎接,回头对手下人说:“我放开手脚干,你们都走开。”有一人从旁边先出去,告诉胡综叫他回去。朱桓出来,不见胡综,知道是手下人报的信,便把那人杀死。他的佐军上前劝谏,又刺杀佐军,于是他假托狂病发作,前往建业治病。孙权爱惜他的功劳才干,故没有办他的罪,让朱桓的儿子朱异代为统领军队,叫医生为他诊病看护,几个月后又让他回到中洲。孙权亲自出来为朱桓送行,对他说:“如今敌寇尚在,天下尚未统一,孤人应与您共定天下,打算让您督率五万人独挡一面,以图谋进取,想您的病没有复发吧?”朱桓说:“上天授予陛下神圣资质,正当君临四海,辱没您予臣以重任,以铲除奸逆,我的病定能自己痊愈。”朱桓性格喜爱护短,耻于落在人后,每次临阵对敌交战,受到节制约束不得自由,他就动辄发怒激愤。然而他轻财好义,且强记能力好,与人见过一面,几十年不会忘记,他的部下万多人,他们的妻小他都认识。他爱惜养护官兵,赡护他们的亲属,俸禄财货,都与他们共同分享。及至朱桓病重,全军忧伤悲戚。
赤乌元年(238),朱桓六十二岁时去世。军中官兵及亲属男女,无不痛号思念。他家无积余财产,孙权赐给食盐五千斛以接济丧事。他的儿子朱异继承爵位。