1949年4月，朱旭考入华北大学第三部文艺干部训练班；7月，跟随华北大学文工队三队到天津等地演出；11月，调入华北大学文工队二团担任演员
1952年6月，22岁的朱旭成为了刚刚组建的北京人民艺术剧院的一名演员。1954年，参演由欧阳山尊执导的话剧《非这样生活不可》，在剧中饰演从西德派来的特务休特尔；同年，与赵韫如、吕恩联合出演话剧《明朗的天》。
1956年，与谢延宁共同主演话剧《时间的罪人》；同年，与黎频、吴淑昆联袂出演话剧《耶戈尔·布雷乔夫和其他的人们》；此外，还参演了由夏淳执导的话剧《双婚记》。
1957年，与路葳、英若诚联合出演话剧《是谁之过》；同年，在话剧《带枪的人》中饰演萨姆松诺夫。1958年，与朱琳、董行佶联合参演话剧《高等垃圾》；同年，与刘景毅、刁光覃联合主演时事话剧《哎呀呀，美国小月亮》。1959年，与田冲合作主演话剧《高炉火花》；同年，出演由梅阡执导的话剧《女店员》，在剧中饰演受过“洋教育”的大学生卫默香。
1960年，与李翔、田冲联合参演话剧《同志，你走错了路》；同年，与童弟等合作出演话剧《怒涛》。1961年，出演由焦菊隐、梅阡联合执导的话剧《胆剑篇》。1962年，出演由焦菊隐、梅阡联合执导的话剧《武则天》；同年，与郭家庆等共同出演话剧《红岩》。1963年，与郭维彬合作出演话剧《霓虹灯下的哨兵》。1964年，出演由蓝天野执导的话剧《结婚之前》。1965年，与孙安堂等共同参演话剧《红色火车头》。
1974年4月18日，由其参演的话剧《云泉战歌》首演。1976年，自编自导由鲁景超、尚丽娟合作主演的话剧《送菜》。1977年，与夏淳联合执导话剧《万水千山》；同年，担任朗诵剧《亿万人民的心愿》的编剧。1978年，与尚丽娟等共同出演话剧《女店员》；同年，与朱琳、蓝天野联合出演话剧《蔡文姬》，在剧中饰演虎背熊腰的南匈奴左贤王。
1979年，参演由夏淳执导的话剧《名优之死》；同年，在话剧《三块钱国币》中饰演穷大学生杨长雄。1980年，与李婉芬、胡宗温等联合出演话剧《骆驼祥子》，在剧中饰演争强好胜、为人仗义的二强子；同年，与孟瑾等共同出演话剧《左邻右舍》。1981年，与于是之合作主演话剧《请君入瓮》；同年，参演由梅阡、金犁联合执导的话剧《咸亨酒店》，在剧中饰演受尽剥削压迫的贫苦农民阿Q。
1982年，参演根据老舍同名话剧改编的剧情电影《茶馆》，在片中饰演耳挖勺的老头；同年，出演话剧《屠夫》。1983年，与英若诚、顾威出演由阿瑟·米勒执导的话剧《推销员之死》。1984年，与封智、金昭联袂出演话剧《红白喜事》，在剧中饰演木讷直爽、大智若愚、可气中透着可爱的农村小学教员三叔，他凭借该剧获得中国文化部颁发的表演一等奖。
1985年，与邹倚天、罗燕联袂主演剧情电影《红衣少女》，在片中饰演善良、寡言而又正直的安然爸爸，该片改编自铁凝的中篇小说《没有纽扣的红衬衫》；同年，与孙桦、葛建军等联袂出演剧情电影《小巷名流》，在片中饰演卖花圈的县人民代表司马寿仙，他凭借该片入围第6届中国电影金鸡奖最佳男主角奖。
1987年，与李雪健、黄宗洛联合主演根据老舍同名小说改编的剧情电影《鼓书艺人》；同年，出演由王康华执导的农村电影《偷来的爱》。1988年，与陈道明、蔡远航联袂主演电视剧《末代皇帝》，在剧中饰演中老年时期的末代皇帝爱新觉罗·溥仪；同年，出演由查尔顿·赫斯顿执导的话剧《哗变》，在剧中饰演性格乖戾而自信，自以为绝对正确的舰长奎格，并且他在剧中有一段长达8分钟的独白。
1990年，出演由王好为、李晨声联合执导的传记剧《武生泰斗》；同年，由其参演的电视剧《粉墨情痴》首播。1991年，朱旭获得第2届中国话剧金狮奖“演员金狮奖”；同年，由其参演的剧情电影《大太监李莲英》上映；随后，出演由谢晋执导的剧情电影《清凉寺钟声》；此外，还与宋丹丹共同主演了话剧《芭巴拉少校》。
1992年，与赵尔康合作主演剧情电影《阙里人家》，他凭借该片获得中国广播电影电视部优秀影片奖最佳男演员奖；同年，与王玉梅、费洋联袂主演剧情电影《心香》，在片中饰演很有名气的京剧演员外公，他凭借该片入围第12届中国电影金鸡奖最佳男主角奖。
1993年，与吕中、刘琳合作主演剧情电影《高楼边》。1994年，与张光北、王馥荔等共同主演电视剧《小楼风景》。1995年，与周任莹、赵志刚联合主演由吴天明执导的剧情电影《变脸》，在片中饰演身怀变脸绝技的老艺人变脸王，他凭借该片获得第4届北京大学生电影节最佳男主角奖、第9届东京国际电影节最佳男演员奖；同年，与上川隆也、仲代达矢联袂主演电视剧《大地之子》，他凭借该剧获得日本广播文化基金会颁发的“最佳男主角奖”和NHK颁发的“银河奖”。
1998年，由其参演的爱情剧《日落紫禁城》播出；同年，与张丰毅、安雯联袂出演电视剧《风雨一世情》。1999年，与姜武、濮存昕联合主演以北京一个普通的老澡堂为背景的剧情电影《洗澡》，在片中饰演苦心经营一辈子澡塘子的搓澡好手老刘，他凭借该片入围第5届中国长春电影节最佳男主角奖、第20届中国电影金鸡奖最佳男主角奖。2000年，主演由丁荫楠执导的剧情电影《黄连·厚朴》。
2001年，与李立群合作主演以仁爱为主题，以人性的百态为素材的都市剧《越活越明白》；同年，与梁家辉、蒋雯丽等共同主演以中医刮痧疗法产生的误会为主线的剧情电影《刮痧》，在片中饰演许大同的父亲，他凭借该片获得第24届大众电影百花奖最佳男配角奖。2002年，与黄磊、刘若英联合主演的爱情剧《似水年华》，在剧中饰演东山书院的老馆长齐叔；同年，出演以海尔企业首席执行官张瑞敏为原型创作的剧情电影《首席执行官》。
2003年，已经阔别舞台十年的他参加了以抗击“非典”为题材的话剧《北街南院》。2004年，与归亚蕾、刘文治联合出演以台湾雾峰林家的真实故事为背景的电视剧《沧海百年》；同年，与江珊共同主演喜剧电影《阳光天井》，在片中饰演住在田家对门的爷爷；随后，朱旭获得第5届中国话剧金狮奖“荣誉金狮奖”。
2005年，与牛莉、彭玉共同主演家庭剧《老爸老妈兄弟姐妹》；同年，在重排话剧《屠夫》中饰演肉铺老板伯克勒；4月11日，作客谈话性节目《鲁豫有约》，在节目中讲述了他的人生起伏。2007年，朱旭获得第11届中国电影表演艺术学会金凤凰奖特别荣誉奖。2008年，为纪念抗震救灾一周年，与张志忠等联合主演了北京人民艺术剧院的话剧《生·活》。
2009年4月，由其出演的犯罪剧《犯罪启示录》播出；同年，与姚君合作主演亲情电影《我们天上见》，在片中饰演与世无争、乐善好施的姥爷，他凭借该片获得第28届中国电影金鸡奖评委会特别奖、第1届澳门国际电影节最佳男主角奖；9月29日，与周迅、李冰冰等人联袂出演的谍战电影《风声》上映。2010年，出演根据李碧华小说改编的电视剧《生死桥》。
2011年，与张国强、刘蓓联合参演电视剧《王海涛今年41》；同年，与米铁增合作主演话剧《家》。2012年，参演由任鸣、唐烨联合执导的话剧《甲子园》，这是朱旭最后一部话剧作品。2017年，参演由沈东执导的剧情电影《六年，六天》；2月17日，由其参演的奇幻爱情喜剧电影《完美有多美》上映。
2018年1月，关于他的自传《老爷子朱旭》出版，该自传是朱旭的妻子宋凤仪生前所作，记录了朱旭的人生之路，艺术之路，也是作为妻子送给丈夫的一份凝聚着她晚年精力的礼物。
兴趣
下围棋、放风筝、拉胡琴、喝酒是朱旭的四大乐趣。
家庭
朱旭的父亲曾是国民党东北军的军官。
感情
1957年12月12日，与宋凤仪正式举行了结婚典礼。婚后，二人有两个儿子，其中第二个儿子是朱小闯。2015年2月12日，宋凤仪因病医治无效而在北京安贞医院逝世，享年87岁。
逝世
2018年9月15日凌晨2时20分，朱旭因病医治无效在北京逝世，享年88岁；9月17日，朱旭的遗体告别仪式在八宝山殡仪馆东礼堂举行。
影视奖项
其他奖项
朱旭是一位行事低调、言语舒缓、动作沉稳，不太喜欢制造动静的演员。生活中的他，无论说话做事都很有节奏，有条有理，不温不火，始终保持着一种品尝快乐、享受生活的姿态。
朱旭似乎总在饰演着“老爷子”的形象，其表演自成一格，常常以喜剧的手法去演绎悲剧人物。在令观众捧腹大笑之后又能引起苦涩的回味。他不是用身体和表情去演戏，而是用心在演戏，现场拍摄时从来不用对词的，完全是信手拈来。他善于观察，勤于学习，刻苦钻研，而且还有着风趣幽默、细腻传神的表演。同时，他待人真诚、友善，为人随和、热情。
朱旭的表演有一种从容悠然的书卷气，但他绝不是书呆子，也不是演什么角色都像书生，而是透着一种由内而外的修养，一种内蕴深厚的气质。因此，他的台词在抑扬顿挫中别有一番韵味；他的举手投足，绝对是具有分寸感的，具有尺度的。这分寸、尺度同样来自对人物深切的体会。在话剧《哗变》中，他那口若悬河的台词功夫，震撼着观众的灵魂，不由自主地让观众进入魁格的形象世界中去，单是那七分钟的独白，就把一个人物的复杂的内心世界刻画得淋漓尽致。
