1999年，周获得博士学位，学成归国，并就职于中国科学院古嵴椎动物与古人类研究所，从事古鸟类的研究，发表了大量古鸟类等古生物领域的重要论文；2010年出任中国科学院古嵴椎动物与古人类研究所所长。2010年获选为美国科学院外籍院士。2011年当选中国科学院地学部院士。2015年11月，当选为发展中国家科学院（TWAS）院士。他是全国政协常委，2015年3月的两会上他建议取消“思想政治理论”作为硕士研究生入学考试必考科目作为自己的提案之一。2018年1月，当选第十三届全国政协委员。