11月5日,发行单曲《过尽千帆》。11月9日,在北京工人体育馆举办“C-929星球”全国巡回演唱会。11月8日,发行单曲《愿得一心人》。11月11日,发行单曲《放鹤图》。11月21日,发行单曲《触不可及》。12月1日参加海南岛国际电影节,演唱《大鱼》。12月6日,参加的节目《劳动号子》在广东卫视播出,演唱《南溪号子好美妙》。12月7日,发行单曲《念念有词》。12月21日,发行《恋恋故人难》第五首“水仙之歌”《不群》。12月23日,发行单曲《愿》。12月27日,发行单曲《能解答一切的答案》。12月31日,参加东方卫视“梦圆东方·2020跨年盛典”,演唱《愿得一心人》,与李克勤合唱《深深深》、《月半小夜曲》、《红日》和《野狼disco》。参加bilibili晚会二零一九最美的夜并演唱《永远同在》和《能解答一切的答案》 。2020年1月4日,参加的文化体验节目《了不起的长城》在北京卫视首播。1月8日,发行单曲《听我说》。同月,发行单曲《请笃信一个梦》。1月20日,发行合唱单曲《不见就散》。1月25日参加春满东方·2020东方卫视春晚,与乔杉、阿云嘎、SING女团一起表演《三人成曲2020》 。1月27日在我们的歌贺岁金曲歌会上中与李克勤合唱《希望》 。1月28日在我们的歌贺岁金曲歌会下中与费玉清合唱《南屏晚钟》,独唱《水形物语》 。1月29日参加我和春天有个约会2020晚会,演唱《大鱼》等歌曲。2月7日,参加的综艺节目《歌手·当打之年》在湖南卫视播出,2月7日第一期演唱《大鱼》 ,2月14日第二期演唱《愿得一心人》,2月21日第三期演唱《能解答一切的答案》 ,2月28日第四期演唱《无问》 ,3月6日第五期演唱《Monsters》,3月13日第六期演唱《Baby, До свидания (达尼亚) 》,3月20日第七期演唱《有可能的夜晚》,3月27日第八期演唱《达拉崩吧》,4月3日第九期演唱《相思》,4月10日第十期演唱《自己按门铃自己听》,4月24日第十二期与新裤子合唱《不会拜拜的Disco》。2月8日参加东方卫视元宵特别节目,演唱《all I ask of you》。2月16日,发行单曲《渴望遇见》。2月23日,参加的综艺节目《天天向上》在湖南卫视播出。3月10日,发行单曲《雪花落下》。3月18日,发行合唱单曲《昙花一现雨及时》。3月27日发行影视剧《不完美的她》主题曲《有一件美好的事情将要发生》。4月1日,发行单曲《爱若琉璃》。4月3日,参加的综艺节目《王牌对王牌5》定档在浙江卫视播出。4月13日,发行单曲《启示》。4月16日,参加的综艺节目《希望搜索词》定档在央视综艺频道播出。4月29日,发行单曲《暗示》。5月1日,参加国风音乐盛典演唱《大鱼》和《荒城渡 》。5月3日,参加的综艺节目《天天向上》在湖南卫视播出。同日,参加湖南卫视“青春万岁—五四接力大直播” ,演唱《关于青春》。5月5日参加江苏卫视55青春选择之夜,演唱《千千阙歌》和《Zoobi Doobi》。同日,参加相信未来义演,演唱《天冷就回来》。5月14日为OnePlus 8系列手机演唱的推广曲《曈(出类拔萃)》上线 。5月19日献唱《秦时明月》张良角色曲《拂衣归》。5月21 日参加与爱同行感恩再出发薇娅感恩节晚会,演唱《大鱼》。5月25日,发行合唱单曲《缘落》。6月6日,参加的综艺节目《青春环游记2》定档在浙江卫视播出。6月8日,发行单曲《不想睡》。6月15日,王潮歌导演新作《只有爱·戏剧幻城》以直播方式进行云首演,周深现场演唱《只有爱》《毒药》两首歌。6月16日参加江苏卫视天猫618超级晚,演唱《Eyes on me》,与龚琳娜合唱《笑之歌》。6月17日参加东方卫视618超级秀,演唱《雪花落下》和《Say so》。6月20日,与贾玲、郎朗、范丞丞、杨迪合唱的《青春环游记》第二季主题曲《青春就这Young》上线。6月26日,参加的综艺节目《向往的生活》第四季第八期定档在湖南卫视播出。同日,参加的综艺节目《奔跑吧第四季》定档在浙江卫视播出。同日,参加BILBILI 11周年演讲,并演唱《起风了》。6月28日献唱《天宝伏妖录》主题曲《天地为念》。6月29日,发行品牌主题曲《花西子》。7月3日,《掌门太忙》手游主题曲《与卿》上线。7月4日,参加综艺节目《经典咏流传》第三季第七期定档在央视综合频道播出,并演唱《情是何物》。7月6日献唱电视剧《锦绣南歌》情感主题曲《影》。7月8日发行《龙之谷2》手游主题曲《卡布叻船长》。7月16日,发行单曲《荒原星火》。7月17日、24日,参加广东卫视《流淌的歌声》第二季第4期、第5期并演唱《烟花易冷》等。7月19日,获第27届东方风云榜传媒推荐大奖、年度影视剧歌手奖,歌曲《随风》获十大金曲奖。7月20日,献唱《重启之极海听雷》片尾曲《无限》。7月25日周深工作室首支单曲《化身孤岛的鲸》正式上线。7月25日举办TME live×雪碧 周深“晚安,明天见”超现场演出。7月25日参加BILIBILI MACRO LINK 2020 云LIVE,演唱《缘起》和《unravel》。8月3日,献唱《王者荣耀》大乔孙策英雄主打歌《微光海洋》。8月4日,与戚薇、 吴宣仪、Lil Ghost小鬼、 霍尊、 武艺 、 喻美壬合唱的综艺《新手驾到》同名主题曲《新手驾到》上线。8月13日,参加的综艺节目《新手驾到》定档在湖南卫视播出。8月15日以客座老师的身份参加《明日之子乐团季》第六期,与郎朗、热带低压乐团合作《星际列车》。8月16日,参加2020年王者荣耀世界冠军杯总决赛并演唱《微光海洋》、《影》。8月17日,参加《重启之极海听雷》主创见面会并演唱《无限》。8月25日,发行单曲《我是你的谁》8月27日,2020福布斯中国名人榜发布,周深排名第42位。9月4日,参加的综艺节目《乘风破浪的姐姐》成团之夜定档在湖南娱乐频道和芒果TV播出。9月5日,以帮唱嘉宾身份参加《跨界歌王》第9期,与小沈阳合唱《追梦人》,与李小萌合唱《俩俩相忘》。9月9日,获流行音乐全金榜“年度传媒推崇男歌手”、“年度最佳情歌演绎”、“加拿大中文电台推崇歌手”三项奖项。9月19日,参加第11届中国电影导演协会2019年度表彰大会并演唱《给电影人的情书》。9月25日,参加的职场文化代际互动真人秀《花样实习生》第十一期定档在东方卫视播出。10月1日,参加2020年中央广播电视总台中秋晚会,与萨顶顶合唱歌曲《左手指月》。10月3日,发行单曲《情不由衷》。10月7日,献唱电视剧《幸福里的故事》片尾曲《幸福里》。10月10日,参与爱奇艺原创音乐综艺《乐队的夏天第二季》,担任超级乐迷 ,并与木马乐队合唱《她是黯淡星》。10月16日参加《抖音美好奇妙夜2020》,与腾格尔合唱《大鱼的天堂》。10月30日参加《快手一千零一夜》,与郎朗、小水井合作《大鱼》和《Scarborough Fair》。11月1日,参加王者共创荣耀盛典,独唱《微光海洋》,与茅威涛合唱《相思》。11月5日,献唱专辑《不完美人生指南》中的《资深庸才》。11月7日,作为嘉宾参与CCTV3《衣尚中国》第一期并献唱《画绢》。11月10日,参加《天猫双11狂欢夜》并表演唱跳《极乐净土》。11月11日,参加的综艺节目《令人心动的offer2》定档在腾讯视频播出。11月22日,《衣尚中国》主题曲《画绢》上线。11月25日,参加第33届中国电影金鸡奖开幕式并献唱《大鱼》。12月7日发行《阴阳师:百闻牌》全新年度剧情《夜之乐屋·回响篇》主题曲《海上蝶》。12月11日,参加湖南卫视12.12超拼夜并演唱《画绢》、《达拉崩吧》。 12月13日、27日参加东方卫视《我们的歌2》第10期、第12期,与李克勤合唱《 爱情转移 (粤语版)》、《突如其来的爱情》。12月16日,献唱《大江大河2》电视剧主题曲《和光同尘》。12月18日,《新笑傲江湖》手游一周年主题曲《江湖觅知音》上线。同日,参加的综艺节目《明星大侦探》特别企划 “NZND顶牛演唱会”定档在芒果TV播出。12月20日,获2020腾讯视频星光大赏年度最受欢迎歌手,并演唱《荒城渡》、《我是你的谁》。12月29日,发行《仙剑奇侠传七》主题曲《相守》。12月31日,参加央视跨年晚会节目《启航2021》,演唱《雪落下的声音》;参加由央视频与哔哩哔哩联合推出的《2020最美的夜 bilibili晚会》,演唱《请笃信一个梦》和《This Is Me》 ;参加《2021迎冬奥相约北京BRTV环球跨年冰雪盛典》,演唱《别再问我什么是迪斯科》和《荒城渡》;参加《2021江苏卫视跨年演唱会》,演唱《Mу Heart Will Go Оn》和《不老的爸爸》。获网易云音乐2020年度音乐榜单九大奖项:年度超级偶像、年度人气华语艺人、年度热度最高艺人TOP10、年度人气单曲《达拉崩吧(Live)》、年度人气综艺单曲《达拉崩吧(Live)》、年度人气合作单曲《资深庸才》、第二季度夏日元气曲《不想睡》、第三季度秋日浪漫曲《化身孤岛的鲸》、第四季度冬日暖心曲《资深庸才》。获QQ音乐巅峰榜2020十大年度艺人和十大年度单曲《起风了》。获QQ音乐2020影视OST大赏最受欢迎影视OST男歌手。获由你音乐榜年度十大歌手、年度十大人气歌手。2021年1月5日,周深加盟的《奇妙之城》第1期《跟着周深玩转贵阳》在优酷上线。1月8日,《上阳赋》电视剧主题曲《天涯尽处》上线。1月10日,发行《球球大作战》2021年度资料片主题曲《无所畏惧》。同日,获2020腾讯娱乐白皮书年度最受欢迎歌手。1月16日,参加2020抖音直播年度盛典绽放之夜,演唱《有可能的夜晚》 、《和光同尘》 。1月22日,为电影《侍神令》献唱主题曲《归处》。同日,获2020bilibili年度最佳男歌手。1月23日,《一梦江湖》三周年纪念曲《我,江湖!》上线。同日,参加2020TMEA腾讯音乐娱乐盛典,获年度最佳内地男歌手,《触不可及》获年度十大金曲奖,并演唱《化身孤岛的鲸》与《和光同尘》。1月25日,献唱2021集五福主题曲《望》。1月27日,发行《风起霓裳》电视剧主题曲《明月传说》。1月29日,献唱《渡尘》动画短片印象曲《Rubia》。同日,参加中国歌曲top排行榜颁奖晚会,获最受欢迎男歌手,《此生惟你》获最受欢迎影视歌曲,并演唱《此生惟你》。1月30日,发行电视剧《玲珑》主题曲《茫茫星河》。2月5日参加CCTV3我要上春晚《2020直通之夜》,演唱《达拉崩吧》和《大鱼》 。2月5日参加腾讯视频家族年年年夜FAN,合唱《got it》。2月6日,献唱晚间新闻与央视网联合推出的公益歌曲《我在这 挺好的》,MV上线晚间新闻。2月11日,参加2021年央视春节联欢晚会,与张也合唱歌曲《灯火里的中国》。2月12日,参加2021新春喜剧之夜,演唱《达拉崩吧》。同日,参加江苏卫视春晚,演唱《牛仔很忙》、《归处》。同日,参加湖南卫视全球华侨华人春晚,演唱《微光海洋》。2月14日,两首新歌《望(五福情人节特别版)》 和《梦醒长安》电视剧主题曲《若梦》上线。2月17日,担任发起人团成员的综艺节目《创造营2021》定档在腾讯视频播出。2月22日,发行《锦心似玉》电视剧主题曲《要一起》。2月26日,参加《2021年中央广播电视总台元宵晚会》,与张也合唱歌曲《春天到万家》。3月5日,演唱的歌曲《和光同尘》获2021电视剧品质盛典“电视剧品质金曲”奖,并独唱《枉凝眉》、合唱《和光同尘》。3月10日参加央视《锦绣小康——中国梦系列歌曲音乐会》,与张也合唱《灯火里的中国》。3月12日,参加的综艺节目《上线吧!华彩少年》第五期在央视综合频道播出,4月2日在第六期中演唱《画绢》。3月20日,献唱《长歌行》电视剧片尾主题曲《茧》。4月8日,献唱《理想照耀中国》系列短剧主题曲《理想》。4月9日,参加第六届全球外交官中国文化之夜,演唱《You Raise Me Up》,并获“最具影响力青年歌手”荣誉。