神机军师朱武，原少华山大当家，以精通阵法、颇有谋略闻名，梁山大聚义排名第三十七位，位居参赞军务头领。在《荡寇志》中，神机军师朱武在谋略方面表现得十分出色。他奉命驻守莱芜期间，一度令足智多谋的官军主帅云天彪一筹莫展，数万官军被阻击在城下束手无策。不过，朱武的结局并不好，被官军众将群起而围，最终束手就擒。
朱武正式登场亮相是在该书的第三十七回。猿臂寨首战兖州后，梁山经营已久的多处关防重地被打得千疮百孔，损失了多位头领。宋江和吴用在莱芜城中暗自神伤，痛惜不已。正当宋、吴二人还沉浸在悲伤中时，又一个噩耗接踵而至。云天彪从登、莱、青三州调集了五万精锐，对莱芜、新泰两地构成了巨大威胁。
宋江、吴用惊惧万分，却又不得不打起精神商议对策。他们调兵遣将，加强莱芜、新泰的防御，神机军师朱武被委派驻守莱芜。随后，朱武率领丧门神鲍旭、跳涧虎陈达等六位头领及五万精锐步骑，星夜赶往莱芜接管城防。朱武到任后，在众头领的鼎力配合下，修葺城墙、营建关防，没过几天便将莱芜打造成关防林立、城墙坚固的要塞。为了尽早掌握官军的动向，朱武命人在莱芜周边修建了完备的烽火营汛。宋、吴二人见莱芜守御得法，对朱武的成绩赞不绝口，十分满意。
此后，猿臂寨二攻兖州，宋江遭受重创的消息传至莱芜。朱武大惊，向留在城中的吴用说道：“陈希真如此难缠，万一兖州失守，我等经营已久的重镇岂不毁于一旦。如今这厮倾尽全力攻打兖州，料想他本寨必然空虚，我等不如趁他无暇两顾之际，倾力攻打他的老巢猿臂寨如何？”吴用听后大为赞同，二人便定下了潜师进发、直攻新柳的计策。在朱武的帮助下，吴用还改良了攻城器械，将雷和木驴结合起来，打造了新式攻城利器——铁穹庐。尽管此后进行的新柳之战以梁山惨败收场，但却缓解了兖州之围。
不久后，云天彪集结十万大军向莱芜发动进攻。朱武见官军势众，一面督兵备战，一面急报梁山寻求支援。宋江闻讯后，亲率大军星夜赶赴莱芜。不过，宋江并未进城，而是交代朱武严守城池。之后，自己率部直驱天长山阻击官军。
双方在天长山下对峙期间，云天彪再生一计，密令规划三庄的乡勇潜行至嶅山占据有利地形，打算击溃宋江后再夺取莱芜。这时，朱武的烽火营汛发挥了巨大的作用，洞察了官军的意图，将消息传至天长山。宋江听后大惊失色，急命九纹龙史进率部前往嶅山御敌。不料，史进等人作战不利，不仅没能阻住规划三庄的乡勇，还损兵折将，莱芜也被三庄乡勇重重围住。朱武见状大惊，亲自登城备御，日夜不敢懈怠。
宋江在天长山下战败后，得知莱芜被围，逃进泰安，与入云龙公孙胜商议对策。在公孙胜的建议下，宋江急命阮氏三雄率领秦封山兵马，过大汶河星夜救援莱芜。也就在这个时候，官军主帅云天彪也率部兵临莱芜城下。云天彪一面指挥兵马组织攻城，一面命女谋士刘慧娘率部前往大汶河，阻击泰安方向的援军。
云天彪一向足智多谋，率部与梁山对抗期间，除了在二龙山一战中遭遇过惨败之外再无败绩。但在莱芜之战中，他但却受到了朱武的强烈阻击。官军在城下昼夜不息，连日强攻。朱武在城中运筹帷幄，调兵遣将。接连十多天的厮杀，云天彪一筹莫展，对朱武毫无办法，始终无法占据该城。