往台湾并且担任国立台湾大学数学系助教。在国立台湾大学数学系任教5年半后，周元燊于1954年前往美国伊利诺大学就读，并且接受美国着名数学家的教导。1959年毕业取得博士学位后，同时担任隶属于IBM公司的数学家和哥伦比亚大学的兼任教授。之后其主要致力于统计学的研究并且发表数篇重要论文与相关着作，也因而接连获选成为国际统计学会会士和国际数理统计学会会士。1974年7月，他则因为数学、应用数学科学的成就获选成为第10届中央研究院院士数理科学组成员。之后担任了中央研究院统计科学研究所设所谘询委员会主任委员、行