官派留美幼童赴美国留学，后就读于麻省理工学院。期间，他与表兄温秉忠（第二批留美幼童）和宋嘉澍结为好友。1880年（光绪六年），清政府下令中止了幼童留美计划。他与温秉忠被迫回到中国。回国后，他们二人分别与传教士倪韫山之女倪桂清、倪桂姝成婚。同时，他进入上海电报局工作。后出任江南制造总局帮办。1886年（光绪十二年）宋嘉澍被美国监理会派往中国传教，牛尚周便撮合了妻妹倪桂珍与宋嘉澍相识，并由此成为了宋嘉澍的连襟。
家庭.牛尚周与其妻倪桂清育有两子两女，其中牛惠霖、牛惠生兄弟后来都成为了名