朱美芳长期从事纤维材料的功能化、舒适化和智能化研究，取得了系统的创新性成果。1994年晋升为副教授，1998年晋升为教授。现任纤维材料改性国家重点实验室主任，美国纤维学会管理委员会委员(The Fiber Society(美国),Governing Council Members(2019-2021))；第七届国务院材料科学与工程学科评议组成员；教育部高等学校材料类专业教学指导委员会副主任委员(2018-2022)；中国材料研究学会副理事长；中国纺织工程学会第25届理事会化纤专业委员会副主任、中国化学会高分子学科委员会副主任；Advanced Fiber Materials, Editor-in-Chief。
    朱美芳教授提出并建立了热塑性聚合物纤维功能化设计思路和全流程功能化技术体系，解决了合成纤维兼具功能性和舒适性的难题，创建了介观诱导制备智能纤维的新方法，推动了我国纤维质量“由低到高”、产业“由大到强”的重大进步。成果在全国30多家企业实现了产业化，取得了显著的社会和经济效益。发表SCI论文300多篇，出版《纳米复合纤维材料》等著作10部（章）；获授权发明专利160余件、PCT6件。组织国际会议20余次，应邀作国际会议特邀报告60余次。以第一完成人获国家科技进步二等奖、上海市自然科学一等奖、上海市技术发明一等奖等10余项。
朱美芳教授是纤维材料研究领域的学术带头人、国家杰出青年基金获得者、科技部重点领域创新团队负责人。曾获何梁何利基金科学与技术青年创新奖、中国青年科技奖、桑麻基金会纺织杰出青年学者奖、中国青年女科学家奖、全国创新争先奖、国家教学成果二等奖、宝钢优秀教师特等奖和上海市“四有”好教师（教书育人楷模）。所带团队入选首批“全国高校黄大年式教师团队”。

    朱美芳教授2019年当选中国科学院院士。