后他再次跟从周文育西征王琳，但在沌口被打败，周铁虎与周文育、侯安都一同遭王琳抓擒；王琳召见各将领和他们对话语，只有周铁虎语气不屈，使王琳赦免其他人，唯独杀害他，虚岁四十九。陈霸先得知后追赠他赠侍中、护军将军、青冀二州刺史，加食封一千户，给一部鼓吹；到南陈天嘉五年（564年）陈文帝让他配食陈霸先的庙庭，爵位由儿子周瑜承嗣。