Cha của ông là Chu Đảo, từng nhận chức Tây Man hiệu úy, Ích Châu thứ sử. Chu Tự bấy giờ cũng có tiếng tăm, được thăng đến chức Ưng Dương tướng quân, Giang Hạ tướng.

Lương Châu thứ sử Tư Mã Huân nhà Đông Tấn cai trị tàn bạo, các quan Trị trung, Biệt giá cùng cường hào ở châu bất đồng với ông ta đều bị chém đầu. Huân muốn cát cứ đất Thục, chỉ e dè Ích Châu thứ sử Chu Phủ. Tháng 6 năm Hưng Ninh 3 (365), Chu Phủ mất, triều đình để con trai Chu Sở thay chức. Tháng 10, Huân cử binh phản Tấn, châu biệt giá Ung Đoan và Tây Nhung tư mã Hy Túy ra sức khuyên ngăn, đều bị giết hại. Huân tự đặt hiệu là Lương, Ích 2 châu mục, Thành Đô vương, tháng 11 vào Kiếm Các [2], đánh phá huyện Phù [3], Tây Di hiệu úy Vô Khâu Đề bỏ thành chạy trốn. Sau đó, Huân tiến quân vây đánh Chu Sở ở Thành Đô.

Đại tư mã Hoàn Ôn nhà Đông Tấn tiến cử Chu Tự làm Chinh Thảo đô hộ, soái binh tăng viện Thành Đô. Tháng 5 năm Thái Hòa đầu tiên (366), Chu Tự cùng Chu Sở trong ngoài giáp kích, đánh cho Tư Mã Huân đại bại, bắt ông ta cùng bè đảng đưa về Kiến Khang [4] chém đầu. Chu Tự nhờ công được bái làm Chinh lỗ tướng quân, phong tước Tương Bình Tử.

Giữa những năm Thái Hòa (366 – 371), ông được thăng nhiệm làm Duyện Châu thứ sử, khi ấy có người Trường Thành là Tiền Hoằng tụ tập hơn trăm người, trốn tránh trong núi Nguyên Hương. Triều đình lấy Chu Tự làm Trung quân tư mã, Ngô Hưng thái thú. Ông đến quận, bình định Tiền Hoằng rồi trở về Duyện Châu.

Tháng 4 năm Thái Hòa thứ 4 (369), Chu Tự theo Hoàn Ôn bắc phạt Tiền Yên. Tháng 6, ông và Đặng Hà tại Lâm Chử [5] đánh bại tướng Yên Phó Nhan. Sau đó, quân Tấn bị 2 nước Yên, Tần liên hiệp công kích, cuối cùng thất bại.