1937年12月10日在滨县与日本侵略军的交战中，毙伤日军百余人。

　　1938年10月升任国民党第五战区第七路军第一旅旅长，在曹县、城武等地抗击日军。1938年支援台儿庄会战，配合第三集团军会攻济宁。是年12月在曹县的郭堂、古营集与日军激战，重创日军。

　　1939年2月，济南、兖州日军进犯朱部所据守的成武县郜鼎集，他率部抵抗，亲临前线指挥作战，抗日将士奋勇杀敌，冒着日军猛烈的炮火和飞机的轰炸，顽强抵抗，打退日军的多次进攻，日军伤痕累累，狼狈地败下阵去。敌人硬攻不能得手，派人送来劝降信，朱将军冷笑着回信道：“仍愿与贵军相见于疆场之上，济则地方之福，不济则以死继之，亦世勤之分耳。他何敢言！”并鼓励部下：“大丈夫立身世间，应顶天立地，横逆艰险，乃是良师。此时忠好分明，正吾辈肝胆涂地之时，应把最后一滴血洒在鲁西，嗣后如有气馁畏难怕死者，均不是我之部下。”八路军苏鲁豫支队与朱部联合召开祝捷大会， 演出话剧《血染郜鼎集》。

　　1940年2月，国民党山东省主席沈鸿烈任命朱世勤为山东省第十一区行政督察专员公署专员兼保安司令。

　　1941年春，国民党国防部委任朱世勤为暂编三十师师长，所属部队四个旅十个团共四千余人。1941年冬，朱世勤组成前防司令部和专署机关，带领三千人马进驻潘庄，高垒寨墙，修建掩体，墙外布下鹿泰，坑壕内埋下竹签，又在东西寨门筑建岗楼，设置吊桥。

　　1942年5月4日，日军集中主力部队数千人在大炮和坦克的掩护下，大举进攻单县，突袭朱部。朱将军亲自指挥部队作战，顽强抵抗日军的进攻。日军死伤惨重，但终因敌众我寡，双方火力相差悬殊，城寨被日军攻破。朱将军亲自率领官兵冲上前线，左冲又突，奋力杀敌，双方展开了残酷激烈的巷战。突围时，千余官兵除四五人突围，其余全部阵亡。在激战中，朱世勤将军被日军刺伤头部和左肋，身负重伤，壮烈殉国。1942年国共两党为朱世勤召开追悼大会。国民政府追任其为陆军中将。