东晋太元八年（383年）十月，苻融率军攻占寿阳。东晋赶来救援的将领胡彬救应不及，只得眼睁睁地看着寿阳易手，自己率军退守唊石一带布防。苻融大军一路追击过来，将胡彬所部团团围困。胡彬眼看粮草告急，只得秘密派遣使者向谢石求援。没想到使者半路被秦军截获。苻融得知胡彬吃紧的消息之后，立即将情况向苻坚做了汇报。苻坚再次错误地估计了形势，认为大破晋军在此一举。为了尽量降低损失，他命令曾守备襄阳的晋军降将朱序前去谢石处游说行间，试图招降谢石。这本是苻坚看来志在必得的一招棋，却成了自己的绊脚石，而且让自己结结实实地栽了一个大跟头。
另有异志的朱序非常爽快地接受了游说的任务，立刻启程赶往谢石大营。见到谢石、谢玄兄弟之后，朱序不但不进行游说劝降，反而将自己在敌营数年内所收集到的相关前秦军队的重要情报，详细地向谢石做了汇报。朱序告诉谢石，如果等苻坚果真集中百万大军，晋军将很难抵挡，所以应该乘着他们尚未完全集中就果断采取军事行动，集中精锐力量消灭苻融：“若败其前锋，则彼已夺气，可遂破也。”（《资治通鉴·晋纪二十七》）
谢石、谢玄得到朱序提供的情报之后，遂改变了原定计划，改而决定果断进兵，抓紧时机立即对秦军前哨人马展开攻击。这年十一月，谢玄命令广陵相刘牢之率领精兵五千，进攻洛涧西岸的梁成。刘牢之深谙用兵之术，攻其无备出其不意，迅速击败梁成军，并斩杀梁成，成功地将梁成五万兵马压迫在淮水之滨。秦军被逼入绝境，顿时大乱，众将士纷纷抢渡淮水，人马自相残杀，死者多达一万五千之众。
在取得洛涧之战的胜利之后，谢石收获了信心，立即派遣各路大军向前推进。晋军水陆并进，士气高昂，直逼淝水东岸。苻坚、苻融在寿阳城头看到晋军列阵严整，改变了对晋军的看法，对晋军的战斗力有了重新认识。这时候，恰好有疾风吹得八公山头草木摇动，苻坚以为都是晋军在那里设伏，不禁为之大惊失色：“此亦劲敌也，何谓少乎！”（《魏书·列传第八十三》）由此可见，洛涧一战，苻坚损失的不只是五万兵马，更是南下的锐气。这直接影响到随后的淝水决战。苻坚本想行间游说谢玄，没想到他派出的间谍朱序心念故土，一直念念不忘的是临阵倒戈，给谢玄、谢石提供了非常重要的情报，为他们制定作战计划提供了直接的依据。
朱序不仅为洛涧之战及时提供了准确的情报，导致秦军先锋部队受挫，还在淝水决战的关键时刻再次建立奇功。
晋军水陆并进，本想与秦军马上接战，但秦军依靠淝水扎营，使得晋军无法渡河。秦军战将张蚝一度渡过淝水与晋军交战，并打败了晋军先头部队。谢玄以为是秦军进攻序幕，不敢大意，立即派出精兵阻击，将张蚝逼退。这之后，两军依旧以淝水为界，形成对峙状态。
然而谢玄并不希望两军一直隔水对峙，使得战事久拖不决。因为晋军在实力上和数量上与秦军悬殊太大，如果僵持和消耗下去，明显对晋军不利。为了打破僵局，谢玄派出使者前往苻融大营进行游说，希望秦军后退，让晋军能渡过淝水。使者对苻融说：“君悬军深入，置阵逼水，此持久之计，岂欲战者乎？若小退师，令将士周旋，仆与君公缓辔而观之，不亦美乎！”（《晋书·苻坚载记》）
面对这些游说之词，苻融显得有些犹豫不决。秦军众将希望依靠兵力上的优势，与晋军继续相持下去，以寻找获胜良机，但苻坚和苻融觉得只有诱使敌军前进才能求得战胜晋军的良机。他们甚至打算乘着晋军半渡之际，“以铁骑数十万向水，逼而杀之”（《晋书·列传第四十九》），以此来彻底击溃晋军。
苻坚和苻融打定主意，众将再劝已是无益。于是，苻坚下令让大军部分后撤。然而，秦军阵营前后相距甚远，战线拉得过长，许多将士并不明白指挥后撤的真正意图，所以，当前军撤退之时，后方的将士误以为是前方部队打了败仗，所以立即便乱了阵脚。而晋军先头部队乘机冲到对岸，乘着秦军阵脚大乱之际，即刻对秦军发动猛烈进攻。眼看时机成熟，潜伏在秦军阵中的朱序大声叫道：“秦军败矣！”（《资治通鉴·晋纪二十七》）那些慌乱撤退的秦军不知真假，以为秦军的前方部队果真战败，于是显得更加忙乱，人马自相践踏，死伤无数。已经逃出战场的秦军士兵，仍然处在惊慌失措之中，听到风声鹤唳，都以为是晋军杀到，根本不敢止住逃跑的步伐。其间，苻融曾试图阻止大军溃败，没想到也被乱兵冲倒，最后被晋兵所杀，苻坚也被乱箭射伤。谢玄则指挥大军乘胜追击，一举收复寿阳。就这样，淝水之战以晋军的大获全胜而告终。
四
淝水之战是东晋抵抗前秦的一场关键性战役。谢玄如果不能在这场决战中获胜，衣冠南渡的东晋王朝必将面临更加危险的境地。而苻坚如果在这场战争中获胜，他将很有可能实现自己“鼓行而摧遗晋”（《晋书·苻坚载记》）的宏伟计划，朝着统一天下的步伐迈出非常坚实的一步。然而，历史并未由着苻坚的个人意愿往前发展。在这场大决战中，谢玄成功地带领处于绝对劣势的军队，以少胜多，打败了前秦气势汹汹的百万大军。
影响这场大决战结局的因素很多，但毫无疑问的是，朱序应当是改变这场战争结局的一个重要人物。在淝水之战中，朱序实则是扮演了一次假投降。他以投降为名，行间谍之实，成为扭转乾坤的重要人物。很明显，东晋因为有了朱序及时提供的重要情报，战争准备有条不紊，战场指挥机动灵活。
在淝水之战前后，朱序极具随机应变能力——这应当是间谍人员的基本素质。比如说，在保卫襄阳的战斗中，他虽竭尽全力，却最终因为出了内贼而失守。在被敌人俘虏之后，他灵机一动，假装投降并获得官职，然后便巧妙地运用特殊身份作掩护，悄悄行使间谍活动，传递情报，为东晋最终赢得战争胜利作出了突出贡献。朱序又非常善于审时度势。当他看到秦军驻扎地点空间狭小、人马混杂，便巧妙地借用了秦军转换阵型的时机，佯称“秦军已败”，由此导致秦军上下一片混乱，人马自相践踏，甚至由此而再也无法组织战斗，并最终兵败如山倒。秦军的百万雄狮顷刻之间土崩瓦解，这才给了东晋军队以少胜多的机会。
此后的历史，苻坚由于此次战争失败，直接导致其前秦政权的灭亡。苻坚带伤逃回途中，军队大多溃散，只得三万人回到洛阳。看到秦军惨败，北方少数民族政权趁机发难，慕容冲率兵攻击，苻坚在五将山被杀死，而前秦苟延残喘数年后，终于灭亡。淝水之战彻底改变了前秦的命运。所以，从这个角度来看，朱序其实也是改变了前秦命运的重要人物。
东晋在淝水之战大获全胜，朱序因此得以回到东晋，论功行赏，朝廷封他为龙骧将军、琅琊内史。东晋太元九年（384年），东晋成功收复洛阳，朱序被任命为豫州刺史，驻守洛阳。在这之后，朱序成功击退进犯的翟辽，因此拜征虏将军。东晋太元十五年（390年），西燕帝慕容永进攻洛阳，朱序自河阴（今河南孟津县东）北渡黄河，在太行一带大败对手。然而当朱序追击至白水时，翟辽悄悄进攻洛阳，朱序被迫撤退。这之后，朱序屡次以老病请辞，但都未获准。到了东晋太元十七年（392年）十月，朱序再度上表请辞，朝廷仍不受理，老病缠身的朱序只得自行离职。对此，朝廷下诏给予了原谅。东晋太元十八年（393年），朱序去世，受赠左将军、散骑常侍。
