周大文的父亲原是清朝政府在安庆负责运粮的官员，后来沿大运河到天津定居。清朝末年，周大文曾和哥哥一起在天津跟随德国人学习电报报务。学成后经宫里沈太监举荐，到东北督军张作霖处谋职，历任电报局长、大帅府密电处长、辽吉黑三省电政监督等职。1915年，周大文和张作霖之子、时年15岁的张学良结拜为异姓兄弟。1928年皇姑屯事件中，周大文与张作霖同车，但幸免于难。中原大战后，东北军进入山海关内，1931年2月27日，周大文被任命为北平特别市市长，未到任前由胡若愚暂代。1931年4月北平特别市改为北平市，周大文遂改任北平