吴惟忠，字汝诚，号云峰，浙江金华府义乌县吴坎头人。性聪慧，志刚勇，好习史书，精于韬略。嘉靖中，东南沿海倭寇为患，嘉靖三十八年九月，浙江宁、绍、台参将戚继光赴义乌招募新兵，吴惟忠等四千青年应募投军，担任把总。戚继光撰写《纪效新书》，并创制出一种新式武器“狼筅”和一种新的阵法“鸳鸯阵”，训练义乌兵。十一月，吴惟忠等义乌兵奔赴台州抗倭前线。
嘉靖四十年三月，倭寇两万多人，战船数百艘，大举进犯浙江沿海。四月中旬，倭寇直逼台州。台州、金华、严州三府参将戚继光命令胡守仁率部驰援新河。四月二十六日拂晓，倭寇开始攻城。适胡守仁和楼楠率军赶到，发起突然袭击，倭寇大乱，慌忙退至城南，残部乘大雾向乐清方向逃窜。四月二十七日中午，戚继光先头部队到达台州，以义乌人、把总丁邦彦为左路，把总陈大成、哨官王如龙为右路，自率中路，列鸳鸯阵迎敌，倭寇摆开一字长蛇阵迎战。戚继光下令火铳手发铳射击，义乌人朱珏冲锋陷阵，斩杀倭寇前队头领，挫敌锐气；把总吴惟忠连斩倭首5颗，他带的兵斩敌15人。戚继光兵分两路，奋勇追击，共歼敌308人，生擒2人，淹死不计其数，夺回被掳民众5000多人，史称台州大捷。五月初五，倭寇沿山向仙居进犯，中午到达上峰岭南侧。戚继光令将士埋伏在上峰岭。当倭寇半数进入伏击圈时，戚继光令士兵鸟铳齐发。倭寇仓惶应战，纷纷缴械投降，残部抢登山界岭，负隅顽抗。丁邦彦、吴惟忠等率领士兵攀崖上去，奋力冲杀，赶敌下山，继续追击，倭寇退至白水洋，义乌兵蜂拥而入，将倭寇全部消灭。嘉靖四十年秋，浙江倭寇基本荡平。九月，戚继光第二次赴义乌招募新兵3000人，戚家军已达6000多人。倭寇从浙江败逃福建。嘉靖四十一年八月初一，戚继光奉命入援福建抗倭，率军自温州抵达福宁(今福建霞浦)。八月初八日，戚继光从张湾出发，涉海攻岛，命令把总张谏留守东墙铺，以防倭寇掩袭戚家军侧后；兵分两路，戴都阃率领向东山铺前进，戚继光督王如龙、吴惟忠等由兰田涉渡；调张谏部屯金垂渡，参将张岳屯石壁岭，为左右翼，以防倭寇遁逃；以水兵都司张汉率舟师一队泊于横屿外洋，准备夹攻。八时左右，戚继光命令陈大成、吴惟忠、陈子銮、童子明各部乘退潮涉渡。陈子銮、童子明从正面冲其阵，吴惟忠以右翼攻其巢，陈大成部从左翼沿山脚绕敌侧后。当接近横屿岛时，陈子銮、童子明带兵冲击南线敌阵，陈大成沿山麓登山从山顶后包抄，吴惟忠带兵攻打木栅城，双方展开激战。担任断敌退路的王如龙带兵过海，赶到岛上投入战斗。吴惟忠点火烧毁木栅，岛上冲起一股股浓烟，倭巢被烧。众将见吴惟忠得手，四面合围，抢占全岛各要道和制高点。倭寇到处乱窜，企图逃命。义乌兵乘胜追击，斩敌2600多人，夺回被掳男女3000多人。吴惟忠斩倭6人，他带的部队斩敌477人，收复了被占三年之久的横屿岛。八月十五中秋节过后，戚继光挥师南下，经过罗源、连江，抵达福清县城。福清县有倭寇近万人，盘踞在县城以东的杞店、上薛、西林、木岭、葛塘、新塘、闻渎、牛田，结寨为巢，相互声援，戚继光决定先清除县城东南30里牛田的倭寇，由义乌兵主攻牛田，驻地守军担任钳制、配合。义乌兵分兵三路，将倭巢团团围住，王如龙、朱珏、金科攀登寨栅，潜入倭巢，打开寨门，义乌兵蜂拥而入，全歼杞店倭寇，又乘胜捣毁上薛、闻渎等地倭巢，直逼牛田。戴冲霄率部从仓下进牛田，堵住倭寇退路。戚继光督师奋战，连克敌巢数十处，斩杀倭寇数千人，救出被掳男女几千人。九月十三日，戚继光率部从山间小道进入兴化，令王如龙、张谏直插黄石大道，从正面进攻，吸引敌人，自己带陈大成、吴惟忠、丁邦彦等督兵强攻宁海桥，令陈大成夺桥，亲自率领吴惟忠、丁邦彦由黄石大道进攻。王如龙、张谏突破黄石大道后，插入倭巢心脏。陈大成乘机夺取宁海桥，与王如龙、张谏两面夹击，将倭寇一网打尽。十一月，戚继光因功升任台州、温州、福宁、福州、兴化副总兵、都督同知兼统水寨，率领义乌兵回浙驻防。此时，倭寇重新纠集残余部队，入犯福建。广东总兵刘显援闽大败，兴化再次失陷。戚继光奉命入闽抗倭。
嘉靖四十二年二月，戚继光同福建兵备按察副使汪道昆再次来义乌招兵一万。吴惟忠的弟弟吴惟贤等一大批青年参军。四月二十日，巡抚谭纶以戚继光为中军，福建总兵俞大猷为右军，广东总兵刘显为左军。次日黎明，胡守仁等一万多将士与两千倭寇开战，左路刘显、右路俞大猷从两翼猛杀过来。倭寇大败，逃向老巢-。明军分路追击，奋勇拼杀，不到三个时辰，捣毁了平海卫倭巢，歼敌3451人，缴获兵器3961件，救出被掳百姓3000多人。是为平海卫大捷。接着明军又横扫连江、宁德、福清、同安、漳州之敌，福建沿海暂告平静。
嘉靖四十三年一月，从仙游溃逃的近万名倭寇向同安方向窜犯，企图与漳州之倭会合。戚继光带五千义乌兵追击南逃之倭，二月初四至王仓坪，兵分四路，誓死拼杀。倭寇从东、西、南三面同时进攻王仓坪。戚继光亲督张元勋、朱珏、吴惟忠等与倭寇激战，歼敌2000多人，还有2000多人南窜蔡坡岭，据险筑巢。二月十五日，戚继光在蔡坡岭至漳浦一线西侧设伏兵，数百倭寇向漳浦方向运动，张元勋、陈濠、王如龙、李超、楼大有伏兵骤起，冲入敌阵。焚死和掉入海崖淹死的敌人1000多人，残倭继续南逃。戚继光带兵追至韶安，又歼灭2000多人，焚毁倭船20多艘。少量残倭从海上逃回日本。到嘉靖四十三年十月，福建沿海的倭患基本荡平。
嘉靖四十四年四月初三，戚继光令傅应嘉率水师从金门出发，至梅岭海外。吴惟忠随戚继光从漳浦出发，挺进梅岭。傅应嘉与广东参将汤克宽带水师合击海盗吴平于大潭澳，击沉贼船20余艘。吴平惨败，逃入南澳岛。八月，吴惟忠又随戚继光至韶安进攻南澳岛。九月二十三日，在龙眼沙登陆成功，将士奋勇杀敌。二十五日，戚家军大获全胜。俞大猷、汤克宽乘三百余只战船到南澳，两军会师，捣毁敌巢。十月初四，水陆两军夹击南澳，吴平只剩八百多人出海而逃。
此时，西北边境虏患大炽，蒙古鞑靼部落屡次入侵，逼近京师，北边告急。隆庆元年九月，蒙古右翼土默特部俺答汗从西北侵入山西内地，蒙古左翼察哈尔部图们札萨克图汗与朵颜卫都督影克从抚宁县北界岭口入境，抚宁、昌黎、卢龙等地军民数万人惨遭杀害，朝野震惊。古北口游击将军张臣与石门寨参将董一元奉命追杀，十月大败之于石门寨傍水崖。十二月戚继光奉命调任京师神机营副将。二年五月，经总督谭纶举荐，戚继光以都督同知总理蓟州练兵事务，吴惟忠随往蓟镇。隆庆三年正月，戚继光出任蓟州总兵官，奏请朝廷修筑长城，吴惟忠参与修筑城堡、关寨。
据万历二十七年《永平府志》记载，隆庆四年，吴惟忠任抚宁县大毛山提调。
隆庆五年，吴惟忠因修城有功，提升标下右营游击将军，驻扎乐亭，再迁三屯营标下左营游击。万历五年升山海路参将。据万历二十七年《永平府志》记载：“吴惟忠，义乌人，万历五年（至七年）任（山海路参将）。”清康熙九年《山海关志》记载：“吴惟忠，义乌人，万历五年（至七年）任（山海路参将）。”万历六年奉命修筑山海关桃园东13号、唐帽西17号敌台。万历七年，修山海关老龙头七丈。清康熙九年《山海关志》记载：“边墙，万历七年增筑南海口入海石城七丈，都督戚公继光、行参将吴惟忠修。”
万历十一年，戚继光受到排挤，调往广东，吴惟忠、陈文良、吴大绩等随往。
万历中，日本趁朝鲜内乱之际派兵突袭朝鲜。万历二十年四月十二日，日本关白（摄政）丰臣秀吉命令日军9个军15万兵力，大小舰艇七百余艘，渡过对马海峡后，抢摊登陆，突袭釜山朝鲜守军，釜山、东莱、梁山等地相继陷落。五月二日，日军攻入朝鲜国都汉城，朝鲜“浃旬之间，三都失守，八方瓦解”，三都（王京汉城、开城、平壤）十八道全部陷落，朝鲜国王李昖逃到义州，急忙向明朝求救。七月，明朝派辽东游击史儒率2000骑兵援助朝鲜，进到平壤附近，史儒阵亡，全军覆没；副总兵祖承训（明末辽东总兵祖大寿之父）率领3000骑兵攻入平壤，大败而逃，祖承训等几人幸免于难。明神宗命宋应昌经略抗倭事宜，令陕西总兵李如松（辽东总兵李成梁之子）为东征提督，率游击吴惟忠、楼大有、胡大受等援朝。
万历二十一年正月初五日，近四万精锐明军围困平壤，提督将军李如松以副将杨元将中军，统率一万零六百三十九名；以副将李如柏将左军，统领一万零六百三十二名；以副将张世爵将右军，蓟镇参将吴惟忠领南兵3000名等一万零六百二十六名。平壤城东有大同、长庆二门，南有芦门、含毯二门，西有普通、七星二门，北有密台门，地形险要，易守难攻。城外有牡丹峰高耸，峰顶驻守日军2000人，与平壤日军形成犄角之势。日本小西行长的第一军共16000余人，配备了先进的火绳枪。提督李如松命令蓟镇游击吴惟忠与辽东副总兵查大受（原李成梁家丁）率军攻打牡丹峰，中军杨元、右军张世爵领兵进攻城西七星门；左军李如柏（李成梁子）、参将李芳春领兵进攻城西普通门；祖承训力攻城南芦门。一月八日晨，李如松命令各部队发炮攻城，日军依托城池拼死拒战，神机营副总兵骆尚志勇猛异常，攀梯攻上含毯门城楼，日军掷下巨石击中其腹部，依然奋战不止，身后浙江兵数人紧随上城。祖承训先以朝鲜军打头阵，进攻南城门，率部攻上城楼。张世爵用大炮撞碎城西七星门，李如柏攻破含毯门，杨元攻破普通门，各军乘胜争先，与日军展开巷战。游击将军吴惟忠在攻打牡丹峰时胸口中弹，仍然大呼督战，率部攻克峰顶。李如松坐骑被日军子弹击中，换马再战，战马堕于堑中，提缰跃出，继续前进，日军残部退入城内各处堡垒死守，明军以火攻焚其密窑土堡，半夜时分，小西行长率残兵逃出城去，李如松令李宁、祖承训、葛逢夏等半路截杀，斩获首级359级，生擒2人。总计斩获日军首级1250级，其中有倭将25名，生擒2名，并俘战马2985匹，救出朝鲜被虏男女1225人（朝鲜《大东野乘·再造藩邦志》）。日军被火烧死的不可计数，腥臭闻于十里，其余跳城溺水死者无算。钱一本编《万历邸钞》（万历二十一年癸巳卷）记载，平壤一战明军斩倭级一千五百有余，烧死六千有余，淹毙溺杀五千有余。平壤之战历时一天一夜，参战双方5万多人，仅牡丹峰一役，就歼日军1000人。