周深祖籍湖南邵陽 ，小時候跟隨父母到貴陽定居。2010年，周深從六中畢業
到烏克蘭求學。在初中時，由于自身嗓音特別，所以都不敢在同學面前唱歌。直到高中之后在一次校園歌唱大賽，榮獲冠軍。自那以后，周深開始被大家熟知，在校園里漸漸有了名氣。也因此一位學長主動找到周深，邀請周深演唱自己的原創歌曲《雨后你不見了》，也讓周深開始重新找回唱歌的自信 。
高考過后，周深遠赴烏克蘭求學，最開始選擇了感興趣的醫學專業，后來周深決定還是選擇自己喜歡的音樂專業，轉到了利沃夫國立音樂學院學習美聲 ，并于2016年夏畢業 。
2014年周深參加第三季《中國好聲音》 ，以一首齊豫的《歡顏》獲得導師們的盛贊；10月7日登臺《好聲音盛典之夜》憑借《貝加爾湖畔》 ，獲得好聲音年度金曲獎 ；11月1日，那英青島演唱會，擔任助陣嘉賓 。參加了多場好聲音演唱會，包括北京工體(9月26日)、香港紅磡(11月11日)、上海大舞臺(12月20日)、澳門跨年(12月31日)等。
2015年1月3日參加好聲音臺北小巨蛋演唱會，2月7日參加好聲音深圳演唱會；春節期間參加錄制了北京卡酷少兒春晚、城市春晚，并于大年初一北京衛視春晚獻唱了多語版《Let it go》支持北京申辦冬奧會；隨后2月23日-3月10日周深參加了“文化中國·四海同春”藝術團慰僑活動赴大洋洲五城市演出 ；4月為電影《何以笙簫默》片頭片尾配唱人聲SOLO《You Are My Sunshine》 ；5月代表“中國好聲音”前往倫敦參加當地“The Voice”總決選，并擔任評審及表演嘉賓 。7月發行首張翻唱專輯《回味》并舉辦新專輯首唱會 。8月發行個人全新單曲《玫瑰與小鹿》 。2015年底周深參加了香港紅磡(12月5日) 、上海虹口(12月12日) 等好聲音演唱會。
2016年2月10日-3月2日周深再度參加“文化中國·四海同春”藝術團春節慰僑活動赴北
美洲六城市演出 。2016年3月28日周深憑借《玫瑰與小鹿》 獲得2016年第23屆東方風云榜最佳新人獎 。2016年5月18日獻唱動畫電影《大魚海棠》印象曲《大魚》 ，并于6月24日出席第16屆中國電影華表獎現場演唱 。2016年8月8日獻唱網游《水滸Q傳》主題曲《臨安初雨》 。2016年中秋節周深赴法國參加慰僑演出 。9月27日在亞洲新歌榜2016年度盛典上，周深所演唱的《玫瑰與小鹿》和《大魚》雙雙獲得年度十大金曲 。10月，周深以“我可不是什么幺蛾子”參加江蘇衛視《蒙面唱將猜猜猜》大型歌唱競猜節目，在第五期（10.16日）與楊丞琳合唱《她說》獨唱《我是真的愛你》，第六期（10.23日）與側田合唱《我真的受傷了》獨唱《身騎白馬》之后揭面 。周深清澈空靈又溫暖的天籟嗓音，深情細膩又大氣的演唱風格在幾首歌曲中發揮的淋漓盡致，贏得猜評團一致盛贊 。10月25日周深發布由高曉松作曲、尹約作詞的全新單曲《你》 。11月27日，在《蒙面唱將猜猜猜》年度盛典與李琦合唱《你要的愛》 。12月10日，在《音樂先鋒榜》2016年度頒獎典禮，周深所演唱的《大魚》獲得年度內地十大先鋒金曲、年度最佳作曲獎，周深本人獲得網上最具人氣先鋒男歌手獎 。12月2 1日，周深再次憑借《大魚》獲得第七屆牛耳獎年度金曲歌手獎 。在歲末年初之際，周深先后出席新歌聲香港演唱會和江蘇衛視跨年演唱會 ，在中國新歌聲香港演唱會上，周深特意為當地觀眾獻唱了一首街知巷聞的粵語歌曲《喜帖街》，受到香港歌迷的熱烈歡迎；隨后周深馬不停蹄趕到澳門，參加江蘇衛視跨年演唱會再度獻唱“幺蛾子”金曲《身騎白馬》 ，只是這次換成了男裝，用真實身份演繹天籟之音 。 結束了2016年的種種可圈可點，周深在2017年新年伊始就令人驚喜萬分——作品《大魚》在上海動感101電臺的“2016最動感101·101首金曲”力奪年度金曲第4名的好成績，并因此于新年第一天登陸上海地標大屏“上海外灘之窗” 。2017年2月10日，周深演唱的電視劇《那片星空那片海》官方片尾曲《回聲》正式版完整上線，周深空靈純凈又立體飽滿的發聲，自然流淌且層層遞進的情感，淺吟低敘的低音和蕩氣回腸的高音千折百轉般交織，將人魚之戀童話奇緣展現地清新脫俗、深情浪漫 。3月27日，在第24屆東方風云榜音樂盛典，周深獲全民選擇男歌手獎，為電影《大魚海棠》演唱的印象曲《大魚》，獲得年度十大金曲 。4月9日，在第17屆音樂風云榜年度音樂盛典，周深憑借電影《大魚海棠》印象曲《大魚》獲得“年度最佳電影歌曲獎” 。4月20日于第21屆“全球華語榜中榜暨亞洲影響力大典”獲得“榜中榜網絡票選人氣新聲”獎 。4月21日發行新作品DNF官方動畫《阿拉德：宿命之門》片尾曲《黎明的翅膀》 。5月23日晚，周深參演的國內首檔二次元達人秀節目騰訊視頻《我愛二次元》上線。 6月，周深先后獻唱電影《繡春刀·修羅戰場》宣傳主題曲《濃情淡如你》 和動畫電影《大護法》概念曲《不說話》 ?！稘馇榈缒恪芳毮佋忈屃似袗矍椤⑿值芮榱x等豐富情感，周深的演唱清澈婉轉又大氣悠揚，就像是展開一副煙波飄渺的情緣畫卷 。《不說話》細膩真摯，唯美婉轉，周深以其獨特的空靈嗓音，輕聲低語，干凈純真，不沾世間塵埃，如詩一般直戳人心，將電影《大護法》里人物間的“陪伴”與“守護”娓娓道來 。10月再度獻唱電視劇《那片星空那片海2》片尾曲《曾經滄?！? 。10月底發布電影《鳳皇傳》主題曲《何處是天涯》 。2017年11月，周深發行個人首張全新國語專輯《深的深》 。11月底獻唱騰訊手機管家清理主題曲《垃圾別煩我》 。此外，周深還參加東方衛視文化傳承真人秀電視綜藝節目《拜見小師父》 ，分別在學藝匯報演出中表演了越劇版《大魚》 和京劇《鍘美案》 ；12月26日，在《我要上春晚》節目中，演唱《大魚》，并獲得《直通春晚》邀請卡。
2018年1月獻唱辛夷塢作品《許我向你看》全新修訂版的主題曲《如果你愛我》 ；2月，周深作為表演嘉賓參加CCTV3《直通春晚》節目 ；3月13日，周深獻唱奧斯卡大獎電影《水形物語》的同名曲《水形物語》 ；26日獲第25屆東方風云榜年度飛躍歌手 ；4月24日，周深獻唱電影《幕后玩家》的推廣曲《無關》 ；5月8日，發行2018個人巡回演唱會“深空間”宣傳曲《花開》 ；5月19日，周深“深空間”2018個人巡回演唱會在上海成功開唱 ；20日獻唱公益節目《等著我》同名主題曲《等著我》 ；6月27號發行手游《云裳羽衣》的主題歌曲《云裳羽衣曲》 ；29日發行游戲《天涯明月刀》移花門派主題曲《夢留別》 ；7月3日發行國產青春動畫電影《昨日青空》的“青春告白曲”《來不及勇敢》 ；7月5日發行《天乩之白蛇傳說》電視劇插曲《獨白》 ；8月10日發行動畫電影《美食大冒險之英雄燴》片尾曲《沒有說完的故事》 ；8月15日發行《劍網3·曲云傳》舞臺劇宣傳曲《念》 ；8月23日發行電視劇《如懿傳》片尾曲《梅香如故》 ，8月獲全球華人歌曲排行榜2018年度最佳新人、年度金曲兩個獎項 ；9月18日發行游戲《神都夜行錄》的宣傳曲《夢回神都》 ；9月29日首支原創單曲《可它愛著這個世界》溫熱上線 ；10月2日發行歌曲《牛郎織女》 ；10月16日發行歌曲《對不起》 ；10月18日發行創意型舞臺劇《我的小伙伴》的第二張原聲EP《我的小伙伴之青春沒煩惱》中的歌曲《青春有悔》 ；11月參加湖南衛視聲樂競演節目《聲入人心》，在第二期中獨唱《Time to say goodbye》 ，第四期中與張超合唱《我的祖國》 ，第七期獨唱《Memory》 ，第八期獨唱《大魚》，與王晰、劉彬濠三重唱《山楂樹》 ，第九期獨唱《Think of me》 ，第十期與王晰、蔡堯三重唱《Over the Rainbow》 ，第十一期獨唱《孤獨的牧羊人》，與王晰二重唱《月彎彎》 ；11月21日發行歌曲《樓臺》 ；11月27日發行《白蛇：緣起》電影推廣曲《緣起》 ；11月，周深以“宮庭背包客”參加江蘇衛視《蒙面唱將猜猜猜》第三季，在第六期（11月25日）參與大合唱《愛的代價》，與白雪合唱《莫斯科郊外的晚上》 ，在第七期（12月2日）參與大合唱《失戀陣線聯盟》，與于文文合唱《暗香》，獨唱《雪落下的聲音》之后揭面 。
2019年1月11日，周深獻唱影視劇《古董局中局》插曲《隨風》 ；1月20日，參與合唱的歌曲《不說再見》上線 ；1月20日，“深空間”2019個人巡回演唱會在北京開啟 ；3月5日發行《倚天屠龍記》電視劇插曲《此生惟你》 ；3月25日獲第26屆東方風云榜“年度最具突破藝人”、“十大金曲獎（歌曲《花開》）”兩項大獎 ；4月4日發行《燕陽春》電視劇插曲《落花》 ；4月6日作為原創助力嘉賓空降《這就是原創》第五期，并獻唱《好的 晚安》 ，5月11日作為幫唱嘉賓參加第十期，與孟慧圓合唱《怎么了》，與唐漢霄合唱《末日飛船》 ；4月12日發布《斗破蒼穹特別篇2·沙之瀾歌》動畫主題曲《蛻》 ；4月25日作為導師參加綜藝《唱給世界聽》 ；4月27日獲第二十三屆全球華語榜中榜內地地區"榜中榜最受歡迎男歌手"獎項 ；5月6日獲流行音樂全金榜“年度最佳舞臺演繹”以及“內地電臺推崇歌手”兩項大獎 ；5月11日獲音樂先鋒榜最受歡迎先鋒男歌手五強、QQ音樂最具人氣歌手、最具人氣歌曲獎（《此生惟你》）和年度最佳影視金曲（《蛻》） ；5月28日發行《爵跡臨界天下》網絡劇插曲《拙慕》 ；6月8日獲央廣MusicRadio音樂之聲2018年度中國TOP排行榜“年度校園人氣藝人”獎 ；6月14日翻唱影片《千與千尋》主題曲《親愛的旅人啊》，為影片首次登陸內地獻上一份禮物 ；6月29日發行《夢幻西游》3D版手游追夢主題曲《為愛追尋》 ；6月22日，個人巡演“深空間”深圳站起航 ，7月7日，“深空間”個人巡回演唱會收官站在杭州劇院落下帷幕 ；7月8日發行《陳情令》薛洋人物曲《荒城渡》 ；7月18日，與唐漢霄合作的數字專輯《末日飛船》上線 ；7月28日獻唱《斗破蒼穹》動畫第三季主題曲《直破穹蒼》 ；8月28日發行《羅小黑戰記》電影治愈推廣曲《不再流浪》 ；8月30日獻唱《我在未來等你》電視劇暗戀主題曲《避難所》 ；9月6日，周深演唱的《誅仙I》電影片尾曲《情意結》上線 ；9月21日作為助唱嘉賓參加《一起樂隊吧》第6期與克里斯、尼克、肖駿、伊德爾、安雨一起演唱《再見螢火蟲 + Digital Bath》，與陳樂一、羅奕鈞、林耿銘、王柯、小伍一起演唱《彩色的黑》 ；10月7日作為演唱嘉賓參加2019中國好聲音巔峰之夜，與崔佳瑩合唱《我愛你中國》 ；10月10日發行EDIQ國風音樂連載專輯《國道》的首發單曲《胡同少年志》 ；10月17日獻唱《東游》電影同名主題曲《東游》 ；10月21日，加盟東方衛視競演綜藝《中國夢之聲·我們的歌》 ，10月27日第一期中盲選演唱《Monsters》 ，與李克勤合唱《追》并搭檔成功 ，11月30日第二期與李克勤合唱《月半小夜曲》 ，12月1日第五期與李克勤合唱《心如刀割》和《野狼disco》 ，12月15日第七期與費玉清、李克勤、許魏洲合唱《卡門組曲》，與許魏洲合唱《我愛他》，與費玉清、李克勤合唱《另一種鄉愁》 ，12月29日第九期與李克勤合唱《那片海》 ，2020年1月5日第十期與李克勤合唱《天下有情人》 ，1月12日第十一期與李克勤合唱《大會堂演奏廳》 ，1月19日第十二期與李克勤合唱《畫》、《你的名字我的姓氏》和《不見就散》 ，并獲得冠軍 ；2019年10月23日發行《四海鯨騎》動畫第2季主題曲《海藏》 ；11月5日發行周深C-929星球巡回演唱會主題曲《過盡千帆》 ；11月8日、11日分別發行《鶴唳華亭》主題曲《愿得一心人》 和蕭定權人物曲《放鶴圖》 ；11月21日《觸不可及》（美版）電影同名推廣曲《觸不可及》上線 ；12月6日參加廣東衛視音樂文化節目《勞動號子》第8期，演唱《南溪號子好美妙》 ；12月7日青春重置計劃Part 2《原來都是葛大為》Track 11《念念有詞》上線 ；12月21日發行《戀戀故人難》第五首“水仙之歌”《不群》 ；12月23日獻唱《錦衣之下》電視劇主題曲《愿》 ；12月27日，電影《妙先生》片尾曲《能解答一切的答案》上線 ；12月31日，參加東方衛視“夢圓東方·2020跨年盛典”，演唱《愿得一心人》 ，與李克勤合唱《深深深》 、《月半小夜曲》 、《紅日》和《野狼disco》 ，參加bilibili晚會二零一九最美的夜并演唱《永遠同在》和《能解答一切的答案》 。
2020年1月4日起，以“長城磚員”身份參加文化體驗節目《了不起的長城》 ；1月8日，獻唱五福賀歲短片《到哪兒了》主題曲《聽我說》 ；1月17日，為電影《姜子牙》演唱的片尾曲《請篤信一個夢》發行 ；1月20日，與李克勤合唱的歌曲《不見就散》上線 ；1月25日參加春滿東方·2020東方衛視春晚，與喬杉、阿云嘎、SING女團一起表演《三人成曲2020》 ；1月25日參加2020湖南衛視全球華僑華人春晚，與李勝素、聲入人心男團一起表演《梨園新韻》 ；1月27日在我們的歌賀歲金曲歌會上中與李克勤合唱《希望》 ；1月28日在我們的歌賀歲金曲歌會下中與費玉清合唱《南屏晚鐘》，獨唱《水形物語》 ；以首發歌手身份加盟湖南衛視音樂競技節目《歌手·當打之年》 ，2月7日第一期演唱《大魚》 ，2月14日第二期演唱《愿得一心人》 ，2月21日第三期演唱《能解答一切的答案》 ，2月28日第四期演唱《無問》 ，3月6日第五期演唱《Monsters》 ，3月13日第六期演唱《Baby, До свидания (達尼亞) 》 ，3月20日第七期演唱《有可能的夜晚》 ，3月27日第八期演唱《達拉崩吧》 ，4月3日第九期演唱《相思》 ，4月10日第十期演唱《自己按門鈴自己聽》 ；2月16日發行《誰都渴望遇見你》網臺劇主題曲《渴望遇見》 ；3月10日獻唱電視劇《冰糖燉雪梨》主題曲《雪花落下》 ；3月18日，《三千鴉殺》電視劇主題曲《曇花一現雨及時》上線 ；3月27日發行影視劇《不完美的她》主題曲《有一件美好的事情將要發生》 ；4月1日，電視劇《琉璃美人煞》推廣曲《愛若琉璃》上線 ；4月13日獻唱《地下城與勇士·逆轉之輪》推廣曲《啟示》 。
2017年3月14-15日，周深率領動感101愛心支教團奔赴家鄉貴州，前往興義市威舍鎮阿依小學支教，通過和孩子們的教學互動，在他們心中種下音樂的種子，助力偏遠地區的孩子們實現音樂夢想 。貼心備禮物、自創教學歌，與孩紙們一起參加運動會，并選拔了第六支東方風云榜愛心合唱團，為同學們上了第一堂正規的樂理課。經過這次支教活動，周深表示此次投身于公益事業的經歷讓他收獲頗豐，被孩子們的天真和真誠深深打動，也對孩子們在音樂上的領悟能力感到驚訝 。
2019年6月12日，周深參加新加坡南洋客屬總會在新加坡濱海藝術中心舉辦“客逢獅城獻溫情慈善演唱會”，演繹了多首優美的歌曲，為新加坡自閉癥協會“伊恩基金”籌款。
周深擁有中國的優質嗓聲，純質且優美，一曲齊豫的《歡顏》獲得導師們的盛贊，更令觀眾驚為天人 。（騰訊娛樂）
高曉松評價：介乎童聲與女聲之間的魔音，一個人的唱詩班 ；周深這種干凈嗓子在當今的行業更加少見的，大家都是拐彎唱歌拐來拐去耍各種東西，像他這種安靜美男子、安靜唱歌的太少見了，所以我一聽他的聲音就絲毫沒有抵抗力 。
李玉剛評價：我認為他還蠻有才氣的，而且他的聲音那么空靈，我認為他是一個非常好的苗子，我自己對他感覺特別有情懷吧，有可能說很贊嘆他唱歌的那種技藝，我覺得先天的很難得，所以會去支持他，并且我也很喜歡他。我也特別愛才吧，我認為他有才氣 。