1930年6月，中国工农红军第一军团在长汀成立，毛泽东任政委，朱德任总指挥，朱云卿任参谋长。在这期间，他根据毛泽东、朱德的战略意图，主持起草战役战斗计划，并组织实施，成为他们在军事上的得力助手。
朱云卿非常重视战略战术的学习及敌我双方情况的调查和分析。他经常深入连队，了解干部战士的思想情况和军事水平。据当时任四纵队纵队长的傅柏翠回忆:一次部队由上杭开往龙岩，朱云卿站在上杭城边的田埂上，直呼营、连长和战士的姓名，调整部队行进路线，使各级指挥员深为钦佩。
朱云卿善于理会毛泽东的战略意图，并将其变为指挥部队的实际行动。1930年夏，中共中央下令要一、三军团和湘鄂西、鄂豫皖红军分别攻打南昌、九江、长沙，然后“会师武汉”。为了做到既不同中央公开对抗，又能达到抵制“左”倾冒险主义错误，使红军不受挫折的目的，朱云卿按照毛泽东的指示，对红一军团的行动，作了精心部署。6月22日，他主持起草了向广昌集中的命令，指出:“本路军有配合江西工农群众夺取九江、南昌，以建立江西政权之任务，拟于7月5日以前全路军开赴广昌集中。”这段话传达了中共中央给予的夺取九江、南昌的任务，但命令中并未提出具体的作战方案。7月11日发出的向樟树推进的命令中，提出了“进略樟树，窥袭南昌”，但只有“推进计划”，并无袭击部署。7月20日部队进入永丰，当晚7时30分又发出第二期推进计划，要求部队一到樟树即西渡赣江，既不提乘胜北上打南昌，也不提在樟树附近等待聚歼由抚州、埠田可能来增援南昌之敌。部队按照军团指挥部命令，7月30日到达万寿宫、石子凌、上禾街等离南昌约15公里一带地区，朱云卿只派出一部兵力迫近南昌附近之牛行车站，8月1日向牛行车站开枪示威，以纪念八一南昌起义，旋即向奉薪、安义转进宣传群众，发动群众。这一系列周密的部署，有意甩开了攻打大城市，巧妙地抵制了冒险主义方针，避免了红军遭受不必要的损失。
1930年10月，蒋介石调集10万兵力，向中央革命根据地发动第一次“围剿”。毛泽东根据敌强我弱的实际情况，提出了“诱敌深入”的作战方针，并主张东渡赣江，在根据地中心地区与敌作战，在主攻方向的选择上，决定先打张辉瓒或谭道源。朱云卿遵循这一战略思想，拟出作战方案、部署兵力，组织部队行动。12月24日，朱云卿在黄陂从侦察部门的情报中得知，谭道源到处拉夫，准备进攻小布。方面军于26日拂晓前轻装向北前进，在小布设下埋伏，从早等到晚，敌人没有来，当晚撤回黄陂第二天半夜又开到小布，从拂晓一直等到天黑，敌人仍然没有来，只好再次撤回。后来查明，谭道源得知红军在小布设伏，立即下令停止出发，并把已经走了很远的尖兵叫了回去。
小布设伏未遂，毛泽东决定改换目标，横扫左翼当前之敌。红军遂于12月29日转移到黄陂西面君埠及其以北一带，隐蔽集结。方面军指挥机关在移到君埠的当天黄昏得到情报，东固敌张辉瓒率领师部和两个旅同日已到龙冈，预料次日可能向君埠前进，毛泽东认为敌人已被调动，决心将其消灭在前进途中。龙冈、君埠之间有个黄竹岭，敌军东进必须仰攻该山。毛泽东、朱德将方面军总司令部指挥所设在黄竹岭后面之小别山上。当时红军没有军用地图，首长们到达小别山后，朱云卿马上到现场勘察，制成略图，然后草拟作战命令，决心围攻张辉瓒师于龙冈。由于红军各部队刚向君埠及其以北地区移动，方面军总司令部当晚尚未接到三军团和四军的宿营报告，还不了解他们驻扎的具体地点。朱云卿立即到君埠以北上固以东寻找四军和三军团传达命令，并区分其攻击前进的道路。
第二天上午，张辉瓒所部从龙冈出发东进，先头部队刚登上黄竹岭附近山头，即遭到红军迎头痛击。这时红军迎战的只有一个师(实际是一个团的兵力)。张辉瓒轻视这股红军，不断下令猛攻。战斗从10点打到中午后，敌人已展开两个团的兵力，双方厮杀得十分激烈。红军指挥所附近只有一个连的警卫兵力，且已分散担任警戒和掩护行李轴重，当时没有兵可以派出增援。下午3时，张辉瓒率领的4个团完全展开，多路向红军猛攻，战斗异常激烈，红军指挥所受到严重威胁。正在这时，红四军和红三军团按朱云卿传达的命令赶到。大队红军从龙冈北面高山上冲下来，敌军全线崩溃，师部和两个旅被全歼，师长张辉瓒被活捉。接着，谭道源师又遭到红军歼灭性的打击，敌人的第一次“围剿”就这样被粉碎了。
1931年3月，蒋介石又调集20万军队，对红一方面军和中央革命根据地发动第二次“围剿”。朱云卿根据总前委和毛泽东“诱敌深入”的战略意图，召开了参谋会议、副官会议和军医会议，部署研究战时参谋工作和各项作战的保障工作；同时还召开了地方武装和赤卫队工作会议，讨论和规定了地方武装的编制、训练和战术等问题。根据毛泽东的面示，他主持起草了一个关于游击战争的命令，提出扰敌、堵敌、截敌、诱敌、袭敌、毒敌、捉敌、侦敌、饿敌和盲敌等10项办法。这个通令经毛泽东修改后于3月7日发出，接着，朱云卿组织红军主力，由永丰、乐安、宜黄、南丰南部地区向南移动。
在紧张的反“围剿”作战的准备工作中，朱云卿由于日夜操劳，经常几天几夜得不到休息，眼睛熬红了，身体消瘦了，终至积劳成疾一病不起。5月15日，在红军发动总攻击前夕，不得不将他送到东固后方医院治疗。21日朱云卿因病医治无效逝世，时年仅24岁。
