朱载堉是河南省怀庆府河内县（今河南沁阳）人，其父郑恭王朱厚烷能书善文，精通音律乐谱。载堉自幼深受影响， 喜欢音乐、 数学，聪明过人。 
嘉靖二十四年（1545年），年仅10岁的载堉就攻读《尚书盘庚》等史书，并封为世子， 成为郑王的继承人。 
朱载堉虽然贵为郑藩王子，但他的生活道路并不平坦，这与他父亲朱厚烷的经历有关。朱厚烷是明仁宗朱高炽的第五世孙，袭父封爵，为郑恭王。他生活朴素，为人刚直，朱厚烷被囚禁时，朱载堉刚十五岁，他“痛父非罪见系，筑土室宫门外，席藁独处者十九年，厚烷还邸，始入宫，朱厚烷冤案平反，次年，朱载堉结束了“席藁独处”的生活，重回宫中。
万历十九年（1591年），朱厚烷病逝，载堉为世子，本可承继王位，但他上书皇帝，甘愿放弃。有司认为，“载堉虽深执让节，然嗣郑王已三世，无中更理，宜以载堉子翊锡嗣。” 即使如此，载堉也不答应，他“累疏恳辞”，执意让爵，从他父亲卒年起，直到万历三十四年（1606年），经十五年七疏之后，神宗皇帝才予以允准，“以祐橏之孙载玺嗣，而令载堉及翊锡以世子世孙禄终其身，子孙仍封东垣王。” 让爵之后，他自称道人，迁居。
万历三十九年（1611年）四月初六日，朱载堉病逝，终年76岁，葬九峰山之原，赐号“端清”。

据《明史·艺文志》载，朱载堉的一生共著有《乐律全书》四十卷、《嘉量算经》三卷、《律历融通》四卷、《音义》一卷、《万年历》一卷、《万年历备考》二卷、《历学新说》二卷等（戴念祖先生在其《朱载堉——明代的科学和艺术巨星》一书中说《明史》记载有误，《律历融通》、《音义》等书均包含在《乐律全书》之中），内容涉及音乐、天文、历法、数学、舞蹈、文学等，是一个可以与李时珍、宋应星、徐光启、徐霞客齐名的重量级科学家，同时也是一位大百科全书式的学者。在他多达百万字的著述中，尤以《乐律全书》最为著名。 
英人李约瑟博士说这本书出版于万历三十八年前后，但是早在万历十二年他就已经证明了匀律音阶的音程可以取为二的十二次方根（即十二平均律），比欧洲人提前了数十年。这一发现彻底解决了困扰人们千年的难题，是音乐史上的重大事件。现代乐器的制造都是用十二平均律来定音的。十二平均律理论被传教士带到了西方，产生了深远的影响，王子朱载堉也随之享誉欧洲。在《朱载堉———明代的科学和艺术巨星》一书中，戴念祖先生引用了德国物理学家赫尔姆霍茨的一段话：“在中国人中，据说有一个王子叫载堉的，他在旧派音乐家的大反对中，倡导七声音阶。把八度分成十二个半音以及变调的方法，也是这个有天才和技巧的国家发明的。”
欧洲人在赞叹并实践朱载堉的发明，而在朱载堉的故乡中国，他的创造被束之高阁。在沉睡了四百多年之后，尽管朱载堉被重新认识和研究，但他仍然躺在学者的书房里。翻开任何一本历史教科书，无论是小学的或是中学的，很容易看到李时珍、宋应星、徐光启、徐霞客的成就，而却难发现朱载堉的名字。正如李约瑟博士所说：“这真是不可思议的讽刺” 。
文学
朱载堉写的散曲脍炙人口，散曲集《醒世词》存小令73首，具有强烈的批判现实主义色彩。 
《诵子令·驴儿样》、《山坡羊·富不可交》、《山坡羊》、《黄莺儿》、《七律·叹人敬富》、《山坡羊·十不足》、《黄莺儿·戒得志》、《黄莺儿·穷而乍富》
艺术
音律
朱载堉对文艺的最大贡献是他创建了十二平均律。此理论被广泛应用在世界各国的键盘乐器上，包括钢琴 ，故朱载堉被誉为“钢琴理论的鼻祖”。
朱载堉用横跨81档的特大算盘，进行开平方、开立方的计算，提出了“异径管说”，并以此为据，设计并制造出弦准和律管。朱载堉的“十二平均律”使这十二个键的每相邻两键音律的增幅或减幅相等。对这个音乐领域遗留了一千多年的学术难题，朱载堉经过几十年的潜心研究，终于以他的十二平均律之说解决了。或许音乐上的这种专业词汇让人费解，那么让量化一下：世界上已知的十有八九的乐器定音，都是在十二平均律的基础上完成的，它被西方普遍认为是“标准调音”、“标准的西方音律”。
17世纪，朱载堉研究出的十二平均律的关键数据——“根号2开12次方”被传教士通过丝绸之路带到了西方。如果把巴赫称为钢琴之父的话，朱载堉便可以称为钢琴之祖了。如果没有十二平均律，帕瓦罗蒂的《我的太阳》就没法演唱，因为此曲里面有转两个八度的音。中国著名的律学专家黄翔鹏先生说：“十二平均律不是一个单项的科研成果，而是涉及古代计量科学、数学、物理学中的音乐声学，纵贯中国乐律学史，旁及天文历算并密切相关于音乐艺术实践的、博大精深的成果。” 十二平均律是音乐学和音乐物理学的一大革命，也是世界科学史上的一大发明。
在中国古代音律学发展过程中，如何能够实现乐曲演奏中的旋宫转调，历代都有学者孜孜不倦进行探索，但是迄朱载堉时无人登上成功的峰顶，只有朱载堉彻底解决了这一问题。 为创建十二平均律，需要解决围绕这一难题的一系列学术课题，首先要找到计算十二平均律的数学方法。朱载堉应用自制的八十一档双排大算盘，开平方、开立方求出十二平均律的参数，详尽程度超过我国古代的数学专著，计算结果精确程度达二十五位有效数字。
台湾学者陈万鼐先生说：“开方的方法既非朱载堉所发明，精于打算盘也无所谓学术价值，但他开方开到有效数字达二十五位数，恐怕自古以来的数学家，也只有他是唯一最精确而有耐心的人。”
乐器
朱载堉不仅是科学家和音乐家，而且还是乐器制造家，他不满足于因循旧说，敢于向历代相传的律制理论提出疑问，另立新说，以实事求是的态度进行研究，精心制作出了世界上第一架定音乐器——弦准，把十二平均律的理论推广到音乐实践中。朱载堉还制作了三十六支铜制律管，每管表示一律。在他的著作中对每律的选材、制作方法、吹奏要求都有详细的说明，数据极其精密。比利时布鲁塞尔乐器博物馆馆长马容经过一二十年的研究，复制了其中的两支律管，他说： “这样伟大的发明，只有聪明的中国人才能做到。” 
舞学
首创“舞学”，为舞学制定了大纲，奠定了理论基础，绘制大量舞谱和舞图。他的“天下太平”字舞谱，也为今天的团体操开创了先河。 朱载堉又提出较为系统的音乐教学体系，他的集体教唱、乐器伴唱、识谱学唱，在我们今天的音乐教学中仍被广泛应用。
舞蹈
山王庄“高抬火轿”的历史可追溯到唐宋时期，当地居民自古以来就有踩高跷、抬花轿闹新春的习俗。这种习俗在明代得到了脱胎换骨的发展。当时，郑王世子朱载堉七疏辞爵后隐居在丹水河畔的九峰山下著书立说，万善古镇自然是他经常游历的地方。世子十分同情被称为“下九流”的抬轿夫和唢呐手等民间艺人，便竭力想为他们争取地位，大胆地把踩高跷和抬花轿两种民间表演艺术结合在一起，精心设计出了踩着高跷抬花轿的表演形式。
朱载堉的初衷就是要让人以仰视的角度高看“轿夫”，用艺术的表现手段来提高“轿夫”在世人眼中的形象和地位。随后，朱载堉又不断对其改进，将白天表演改为夜间，将花轿改为火轿，把原来的布轿改为纱轿，轿的周围插上蜡烛，轿顶镶嵌上能喷射出彩色火焰的龙头，寓意火旺、财旺，象征着一年里百姓的生活红红火火。 
除了表演形式的不断改进外，从内容上也断丰富。朱载堉把他创作的民间舞蹈广泛运用到其中，伴奏用的乐器也是他改进后的管子和唢呐，打击乐器用的是“金鼓经”中的鼓谱。还把他自己编的“醒世词”“情理词”等谱成曲调让艺人们在表演中演唱。2008年国务院将高抬火轿公布为第一批国家级非物质文化遗产扩展项目名录。
科学
数学
朱载堉首创利用珠算进行开平方，研究出了数列等式，在世界上最早解答了已知等比数列的首项、末项和项数，解决了不同进位制的小数换算，其中某些演算方法一直沿用到今天。
计量学
朱载堉对累黍定尺、古代货币和度量衡的关系等都有极其细密的调查和实物实验，特别是关于历代度量衡制变迁的研究一直影响到今天；他提出了一系列管口校正的计算方法和计算公式，还精确地测定了水银密度。
天文历法
开拓了新的领域：朱载堉认为当时的历法计算每年的长度不是十分精确，经过他的仔细观测和计算，求出了计算回归年长度值的公式。在 1986年，专家们用现代高科技的测量手段对朱载堉关于1554年和1581年这两年的计算结果进行了验证，验证发现，朱载堉计算的1554年的长度值与今天计算的仅差17秒钟，1581年差21秒钟。这不能不令世人震惊，就连欧美的专家学者都啧啧称奇。他是中国历史上第一个精确计算出北京的地理位置（北纬39°56′，东经116°20′）的人。
轶事典故
嘉靖二十九年。在郑王王宫外面，一间小土屋“拔地而起”———在这间小土屋里面的竟是郑王的世子——朱载堉。世子的父亲———郑王朱厚烷，是明朝时期历史上一个比较正直廉洁的藩王，《明史》说他“自少至老，布衣蔬食”，但他犯了圣怒，被嘉靖皇帝治罪并发往中都凤阳软禁。而朱载堉认为，父王并没有犯什么错误，既无大逆不道，也未贪赃枉法，只是没有像其他藩王那样投皇帝的所好（嘉靖崇信道教并热衷于修斋醮，因此诸王争着派遣使者进香，拍马屁），而是上书规劝皇帝要修德讲学，不要大兴土木，更不要相信神仙。这是一名臣子应该做的事情，皇上轻信谗言将父王治罪。但是，身为皇室成员，朱载堉既痛恨又无法发泄，无奈之中他找到了这样一个颇似现代“不抵抗主义”的法子，而且发誓，父王一天不归，他一日不回宫。就这样，他在那间小土屋里一住就是19年，直至隆庆初年，郑王被赦返宫。
万历十九年，朱厚烷薨，朱载堉上疏神宗，恳请将爵位让给同族的兄弟，他的行为在朝野之中引起了巨大震动，人们把他称为“天潢中之异人” 。

《明史》本传说他“笃学有至性”。在“席藁独处”期间，他潜心著述；在恢复了世子身份以后，他仍然以学问为主，务益著书，从而为后人留下了丰富的著作。
他在珠算上进行开平方、开立方计算，得出了求解等比数列，首创十二平均律，提出了“异径管说”，设计并制造出弦准和律管；他创立“舞学”，绘制了大量舞谱；他发明了累黍定尺法，精确地计算出北京的地理位置与地磁偏角，还精确计算出回归年的长度什和水银的比重。他是乐律学家、音乐家、乐器制造家、舞学家，他又是算学家、物理学家、天文历法家，在美术、哲学、文学方面也有惊世的建树。他是在中国传统文化土壤中诞生出的一位百科全书式的学者。早在明代，朱载堉就为我国夺得了多项世界第一。中外学者尊崇他为“真正的世界历史文化名人”。
英国著名学者李约瑟这样点评：朱载堉是“世界上第一个平均律数字的创建人”，其“著作曾经得到很高的评价”。李约瑟称之为“中国文艺复兴式的圣人”。1997年江泽民访美在哈佛大学演讲时，曾经盛赞中国历史上对人类有杰出贡献的三位科学家，其中就有朱载堉。

“郑藩王乐府旧址”，2001年6月25日由国务院公布为全国重点文物保护单位。位于河南省沁阳市自治街中段。纪念馆共分四个展厅，介绍朱载堉生平及成就，馆内有大量碑石、题刻。纪念馆中间为朱载堉像，旁边陈列着经朱载堉改进过的大型唢呐模型。