6岁时其以几乎完全步行的方式前往中华民国战时首都重庆市并完成高中教育，1941年考取在合川的国立第二中学，二中毕业后，保送贵州的国立浙江大学数学系，本科毕业后于1954年七月周元燊由杨忠道先生介绍，得伊利诺大学数学系奖学金，赴美留学。随着中华民国政府撤往台湾并且担任国立台湾大学数学系助教。在国立台湾大学数学系任教5年半后，周元燊于1954年前往美国伊利诺大学就读，并且接受美国着名数学家的教导。1959年毕业取得博士学位后，同时担任隶属于IBM公司的数学家和哥伦比亚大学的兼任教授。之后其主要致力于统计学的