环县芦家湾乡大堡条村马王庙人。1936年参加游击队，历任班长、排长。1939年任环县保安大队二中队队长。
1939年，在国民党顽固派发动第二次反共高潮之际，国民党甘肃省政府主席朱绍良命令刘谦(时任国民党环县县长)武装进攻并占领环县。国民党陇东专员钟竟成亦密令国民党环县保安大队长刘谦、大队副赵思忠（外号赵老五），“以打游击的方式”破坏环县，来配合陇东摩擦。12月31日夜，国民党环县保安大队大队副赵思忠部率300余名匪徒从老巢甜水堡南下，乘夜侵入环县洪德区，占领五、六、七三乡，并杀害给县政府送信的自卫军营长高三德、河连湾普小教师王佑后，还企图偷袭环县县委和县政府机关。翌日凌晨，赵部兵临环县城下。被守城哨兵发现后，立即鸣枪报警。吴朝怀闻警后，立即指挥二中队迅速进入碉堡进行反击。赵匪自恃人多势众，疯狂向碉堡发起攻击。朝怀沉着指挥，等敌逼近时，命令战士齐抛手榴弹，炸得敌人血肉横飞，连续打退敌人数次攻击。当赵匪组织最后一次反扑时，战士们击中了赵的坐骑，敌匪顿时阵脚大乱。吴朝怀当机立断，趁势大喊一声：“同志们——冲啊！”紧随着喊声，他第一个跃出碉堡，率领战士们冲向敌群。战士们一阵猛冲猛打，赵匪便溃不成军，狼狈退逃。吴朝怀率二中队战士与前来助战的县警卫队、环城骨干自卫军乘胜追击，一直追至洪德河连湾一带。此反偷袭战毙伤敌匪30多人，缴枪10支，子弹300余发。战后，环县保安大队受到陕甘宁边区政府的通报嘉奖，吴朝怀被授予“保卫环县战斗英雄”称号。
解放战争开始后，环县保安大队编入正规部队序列，吴朝怀任陕甘宁野战军兵团（后为西北野战兵团）警备三旅七团二营五连连长。1947年3月，收复关中战斗打响后，跟随警三旅师出庆阳，激战盘克、午亭子、小原子，在保卫陕甘宁边区的多次战斗中屡立战功。4月，在攻打淳化的战斗中，吴朝怀率五连承担主攻任务，组织战士炸掉了几处碉堡，为主力部队前进扫清了道路。但正当部队发起向前冲锋时，一处隐蔽在小山腰的暗堡以猛烈的火力，交叉向冲锋部队扫射，攻击部队伤亡惨重，冲锋霎时受阻。上级命令立即端掉暗堡，保证大部队迅速占领淳化。吴朝怀带领两名战士，抱起炸药包，冒着弹雨向暗堡匍匐前进。在接近暗堡时，吴朝怀身上中弹数发，英勇献身，时年37岁。
