1949年11月，中华人民共和国成立后，朱枫接受党的指示，经华东局派往台湾执行秘密任务。11月25日，朱枫经香港乘开往台湾基隆的客货海轮抵台。到台湾后，按照预先的约定，朱枫尽快与台湾工委书记蔡孝乾接上了头，随即又与吴石将军取得联系。几天后，朱枫按照预定的工作方案，在基隆码头将已经到手的一批重要情报交到了中共华东局情报部交通员手中。
1950年2月，由于蔡孝乾被捕叛变，岛内先后有数百名地下党员被捕，随即，朱枫也在舟山定海(当时仍由国民党军队占据)被捕。朱枫被捕后，大义凛然、坚贞不屈，表现了一个共产党员大无畏的革命精神。
1950年6月10日，朱枫烈士在台北马场町高呼革命口号，英勇就义，时年四十五岁。同时遇害的还有台湾“国防部参谋次长”吴石将军、吴石副官聂曦上校、台军联勤总部第四兵站总监陈宝仓中将。此事轰动一时，朱枫是四人中唯一的女性。
1983年6月，朱枫被追认为革命烈士.
