朱齡石，字伯兒，沛郡沛人也。家世將帥。祖騰，建威將軍、吳國內史。伯父憲及斌，並為西中郎袁真將佐，憲為梁國內史，斌為汝南內史。大司馬桓溫伐真於壽陽，真以憲兄弟與溫潛通，並殺之。齡石父綽逃走歸溫，攻戰常居先，不避矢石。壽陽平，真已死，綽輒發棺戮屍；溫怒，將斬之，溫弟沖苦請得免。綽為人忠烈，受沖更生之恩，事沖如父。參衝車騎軍事、西陽廣平太守。及沖薨，綽歐血死。沖諸子遇齡石如兄弟。
齡石少好武事，頗輕佻，不治崖檢。舅淮南蔣氏，人才儜劣，齡石使舅臥於聽事一頭，剪紙方一寸，帖著舅枕，自以刀子懸擲之，相去八九尺，百擲百中。舅雖危懼戰慄，為畏齡石，終不敢動。舅頭有大瘤，齡石伺舅眠，密往割之，舅即死。
初為殿中將軍，常追隨桓修兄弟，為修撫軍參軍。在京口，高祖克京城，以為建武參軍。從至江乘，將戰，齡石言於高祖曰："世受桓氏厚恩，不容以兵刃相向，乞在軍後。"高祖義而許之。事定，以為鎮軍參軍，遷武康令，加寧遠將軍。
喪亂之後，武康人姚系祖招聚亡命，專為劫盜，所居險阻，郡縣畏憚不能討。齡石至縣，偽與系祖親厚，召為參軍。系祖恃其兄弟徒黨強盛，謂齡石必不敢圖己，乃出應召。齡石潛結腹心，知其居北塗徑，乃要系祖宴會，叱左右斬之。乃率吏人馳至其家，掩其不備，莫有得舉手者，悉斬系祖兄弟，殺數十人，自是一郡得清。
高祖又召為參軍，補徐州主簿，遷尚書都官郎，尋復為參軍。從征鮮卑，坐事免官。廣固平，復為參軍。盧循至石頭，領中軍。循選敢死之士數千人上南岸，高祖遣齡石領鮮卑步槊，過淮擊之。率厲將士，皆殊死戰，殺數百人，賊乃退。齡石既有武乾，又練吏職，高祖甚親委之。盧循平，以為寧遠將軍、寧蠻護軍、西陽太守。義熙八年，高祖西伐劉毅，齡石從至江陵。九年，遣諸軍伐蜀，令齡石為元帥，以為建威將軍、益州刺史，率寧朔將軍臧熹、河間太守蒯恩、下邳太過劉鍾、龍驤將軍朱林等，凡二萬人，發自江陵。尋加節益州諸軍事。初，高祖與齡石密謀進取，曰："劉敬宣往年出黃虎，無功而退。賊謂我今應從外水往，而料我當出其不意，猶從內水來也。如此，必以重兵守涪城，以備內道。若向黃虎，正陊其計。今以大眾自外水取成都，疑兵出內水，此制敵之奇也。"而慮此聲先馳，賊審虛實，別有函書，全封付齡石，署函邊曰："至白帝乃開。"諸軍雖進，未知處分所由。至白帝，發書，曰："眾軍悉從外水取成都，臧熹、朱林於中水取廣漢，使羸弱乘高艦十餘，由內水向黃虎。"眾軍乃倍道兼行，譙縱果備內水，使其大將譙道福以重兵戍涪城，遣其前將軍秦州刺史侯輝、尚書僕射蜀郡太守譙詵等率眾萬餘屯彭模，夾水為城。
十年六月，齡石至彭模，諸將以賊水北城險阻眾多，鹹欲先攻其南，齡石曰："不然。雖寇在北，今屠南城，不足以破北；若盡銳以拔北壘，南城不麾而自散也。"七月，齡石率劉鍾、蒯恩等攻城，詰朝戰，至日昃，焚其樓櫓，四面並登，斬侯輝、譙詵，仍回軍以麾，南城即時散潰。凡斬大將十五級，諸營守以次土崩，眾軍乃舍船步進。
龍驤將軍臧熹至廣漢，病卒。朱林至廣漢，復破譙道福，別軍乘船陷牛脾城，斬其大將譙撫。譙縱聞諸處盡敗，奔於涪城，巴西人王志斬送。偽尚書令馬耽封府庫以待王師。道福聞彭模不守，率精銳五千兼行來赴，聞縱已走，道福眾亦散，乃逃於獠中。巴西民杜瑤縛送之，斬于軍門。桓謙弟恬隨謙入蜀，為寧蜀太守，至是亦斬焉。
高祖之伐蜀也，將謀元帥而難其人，乃舉齡石。眾鹹謂自古平蜀，皆雄傑重將，齡石資名尚輕，慮不克辦，諫者甚眾，高祖不從。乃分大軍之半，猛將勁卒，悉以配之。臧熹，敬皇后弟，鹹服高祖之知人，又美齡石之善於其事。
齡石遣司馬沈叔任戍涪，蜀人侯產德作亂，攻涪城，叔任擊破之，斬產德。初，齡石平蜀，所戮止縱一祖之後，產德事起，多所連結，乃窮加誅剪，死者甚眾。進號輔國將軍，尋進監益州之巴西梓潼宕渠南漢中、秦州之安固懷寧六郡諸軍事，以平蜀功，封豐城縣侯，食邑千戶。
十一年，征為太尉咨議參軍，加冠軍將軍。十二年北伐，遷左將軍，本號如故，配以兵力，守衛殿省，劉穆之甚加信仗，內外諸事，皆與謀焉。高祖還彭城，以齡石為相國右司馬。十四年，安西將軍桂陽公義真被征，以齡石持節督關中諸軍事、右將軍、雍州刺史。敕齡石，若關右必不可守，可與義真俱歸。齡石亦舉城奔走。龍驤將軍王敬先戍曹公壘，齡石自潼關率餘眾就敬先，虜斷其水道，眾渴不能戰，城陷。虜執齡石及敬先還長安，見殺，時年四十。