天入读德国莱比锡大学，师从自己仰慕已久的范德瓦尔登研究代数几何。1934年，他在汉堡大学度假期间认识了后来的妻子玛尔葛特·维克托(Margot Victor)，还随数学家埃米尔·阿廷听课。1936年初，周炜良回到莱比锡，并获得莱比锡大学数学博士学位，并在德国和维克托结婚。数学家陈省身是他婚礼上邀请的唯一中国宾客。同年回国后，他担任南京中央大学数学系教授。1937年，抗日战争爆发后，周炜良因家庭原因，不得已回到上海。周的岳父也因德国的动乱和种族迫害而丢了工作，几乎身无分文地回到上海。在之后的一段时间里，周