朱美芳長期從事纖維材料的功能化、舒适化和智能化研究，取得了系統的創新性成果。1994年晉升為副教授，1998年晉升為教授。現任纖維材料改性國家重點實驗室主任，美國纖維學會管理委員會委員(The Fiber Society(美國),Governing Council Members(2019-2021))；第七屆國務院材料科學與工程學科評議組成員；教育部高等學校材料類專業教學指導委員會副主任委員(2018-2022)；中國材料研究學會副理事長；中國紡織工程學會第25屆理事會化纖專業委員會副主任、中國化學會高分子學科委員會副主任；Advanced Fiber Materials, Editor-in-Chief。
    朱美芳教授提出并建立了熱塑性聚合物纖維功能化設計思路和全流程功能化技術體系，解決了合成纖維兼具功能性和舒适性的難題，創建了介觀誘導制備智能纖維的新方法，推動了我國纖維質量“由低到高”、産業“由大到強”的重大進步。成果在全國30多家企業實現了産業化，取得了顯著的社會和經濟效益。發表SCI論文300多篇，出版《納米複合纖維材料》等著作10部（章）；獲授權發明專利160餘件、PCT6件。組織國際會議20餘次，應邀作國際會議特邀報告60餘次。以第一完成人獲國家科技進步二等獎、上海市自然科學一等獎、上海市技術發明一等獎等10餘項。
朱美芳教授是纖維材料研究領域的學術帶頭人、國家傑出青年基金獲得者、科技部重點領域創新團隊負責人。曾獲何梁何利基金科學與技術青年創新獎、中國青年科技獎、桑麻基金會紡織傑出青年學者獎、中國青年女科學家獎、全國創新争先獎、國家教學成果二等獎、寶鋼優秀教師特等獎和上海市“四有”好教師（教書育人楷模）。所帶團隊入選首批“全國高校黃大年式教師團隊”。

    朱美芳教授2019年當選中國科學院院士。