Nel dicembre del 2020 partecipa ai test post stagionali della Formula 1 sul circuito di Yas Marina, alla giuda della Renault R.S.20 insieme a Fernando Alonso. Per la stagione 2021 viene confermato come terzo pilota del rinominato team Alpine F1 Team. Zhou prenderà per la prima volta parte ad un weekend di Formula 1, guidando la Alpine A521 di Fernando Alonso nelle FP1 del Gran Premio d'Austria. Nel agosto del 2021 Zhou insieme a Oscar Piastri partecipamo ai test della Alpine sul Circuito di Monza a giuda della Renault R.S.18