朱炎晖，又名朱桂林，1901年出生于浙江省瑞安市城关镇大沙巷。他自幼聪明好学、尊敬师长，深受老师、同学的好评。由于家庭生活窘迫，只读了几年小学就辍学了。17岁时离家谋生，但仍抽空广猎群书。他仰慕历史上的民族英雄岳飞、文天祥等的崇高气节。他在外谋生，目睹帝国主义横行霸道、军阀混战。当时，正值新文化运动掀起，在爱国主义热情的激励下，他立志寻求民族革命与富国强兵之路。
1924年，朱炎晖来到了革命运动开展得如火如荼的广州，在第四军十师三十团戴戟部当兵。1926年7月，国民政府发表了《北伐宣言》，朱炎晖参加了北伐战争。在激烈的北伐战争中，他勇于吃苦，严守纪律，作战勇敢。加上他的性格沉默寡言，足智多谋，为人真诚，善于带兵，屡建战功，相继被提拔为排长、连长等职。1929年整编会议后。原十一军缩编为六十、六十一两个师。由蔡廷锴、蒋光鼐分任师长。朱炎晖随之调入六十一师任连长，参加粤桂战争和中原大战。因战功卓著被晋升为营长。这时，蒋光鼐已被任命为第十九路军总指挥，蔡廷锴任十九军军长。
第十九路军调防淞沪后，深受上海抗日救亡运动的影响，全军上下更坚定了“为中华民族图生存，为中国军人争人格”之决心，随时准备抗击日本侵略军的进攻。
1932年一二八淞沪战役前夕，十九路军召开驻上海部队营长以上干部紧急军事会议，蔡廷锴等相继发表了慷慨激昂的讲话，他们表示“天下兴亡，匹夫有责，成败何足计，生死何足论。我辈只有尽军人守土御侮的天职，与倭奴一决死战”。会议决定死守上海，并确定了防御部署以及一切必要的应变措施。朱炎晖参加了这次会议，受到极大鼓舞，他热血沸腾，誓死与上海同存亡。
1月19日下午4时，日军第九师团长植田下达了主攻庙行、江湾十九路军的命令。企图将守军消灭在苏州河以北地区。战斗进行到2月22日至25日，日军多次调整部署后，不断向十九路军发起进攻。在飞机、大炮的轰击下，守军伤亡严重。蔡廷锴命令六十一师由江湾西端向敌侧击，全线展开反击，使进攻庙行之敌完全陷入反击部队的包围之中。黄昏时，双刃格斗，喊杀声、枪炮声响彻云霄，经过苦战，日军在晚间突围，死伤累累。
26日晨。敌再次用飞机和大炮对十九路军阵地狂轰滥炸近两小时，守军阵地几乎全被炸毁。当炮火一停，十九路军六十一师向入侵大场、庙行之敌反冲击，终于重新夺回了阵地。日军多次总攻均告失败。在血战中，朱炎晖三天三夜未曾合眼。组织全营官兵、严守阵地，出击入侵之敌。他身先士卒，身负重伤，不下火线。官兵们称他是一员“虎将”。战后，受到蔡廷锴、戴戟等将领的嘉奖。戴戟还赠他具名的铜质墨盒一只。
1933年，朱炎晖已升任六十一师二四一团团长。此时，蔡廷锴的十九路军发动福建事变，在福建实行联共、抗日反蒋，宣告成立“中华共和国人民革命政府，”朱炎晖积极支持蔡廷锴的爱国行动。不久，在国民党当局的镇压下，十九路军和福建人民革命政府失败。朱炎晖等一批官兵被软禁，家被查抄。
1934年9月，朱炎晖进黄埔军校高教班第三期学习，次年6月毕业。8月调任武昌陆军整理处任上校参谋兼中央军校武汉分校教官。
1937年，七七卢沟桥事变，揭开了全国抗日战争的序幕。8月13日，日军又在上海发动了大规模的侵略。此时，朱炎晖调任九十四军一八五师任团长，他对日军发动的全面侵华战争，义愤填膺，立即请缨上阵，誓死保卫祖国的领土。
1938年，日本侵略军妄图彻底灭亡中国，制定了攻占中国的军事指挥中心——武汉的作战计划，时任五四六旅旅长的朱炎晖奉命进驻金华地区，担任阻击日军的作战任务。他率领全旅官兵，日夜赶修工事，储备弹药。会战打响后，中国军队在武汉外围地区与日军展开了拉锯式的争夺和肉搏战。随后，战斗更为激烈。疯狂的日军在飞机、大炮和装甲车的掩护下，向中国守军阵地发起集团冲锋。这时，朱炎晖染病在身，被担架抬着，亲临前线指挥作战。沉着地应付战斗中出现的各种复杂情况，痛歼日军。由于指挥有方及全体官兵的拼死作战，阻滞了日军的前进速度。阵地上躺满了敌人的尸体。后来，敌军不断增兵、轮番冲杀，由于敌我兵力、装备悬殊，五四六旅伤亡严重，陷入了日军的重重包围之中。11月3日，在突围战中，朱炎晖身中数弹，血流如注，壮烈牺牲，年仅37岁。
朱炎晖壮烈殉国的消息传来，五四六旅突围出来的300名官兵，悲痛万分，决心狠狠打击侵略者，为牺牲将士报仇。他的遗体被安葬在湖北省石首县籍池口的山下，由褚如宾法师看管。残暴的日军侵占武汉后，竟开棺鞭尸。褚如宾法师也惨遭杀害。后由当地老百姓偷偷地重新掩埋。
国民政府为表彰朱炎晖英勇抗日，杀敌捐躯的事迹，特追晋他为陆军中将，重恤家属。
1987年8月，上海市人民政府批准追认他为革命烈士。