周深，1992年9月29日出生于湖南邵阳，小时候跟随父母到贵州省贵阳市定居。
在初中时，由于自身嗓音特别，不敢在同学面前唱歌。直到在高中的校园歌唱大赛中获得冠军，周深开始被大家熟知，在校园里渐渐有了名气。一位学长也因此主动找到周深，邀请他演唱自己的原创歌曲《雨后你不见了》，这让他开始重新找回唱歌的自信。2010年以“卡布”为网名进入网络语音平台YY唱歌。
高考过后，周深远赴乌克兰求学，最开始选择了感兴趣的医学专业。学习了一年牙科以后，周深决定还是选择自己喜欢的音乐专业，于是转学到利沃夫国立立谢科音乐科学院学习声乐。谁知转学不到四、五个月，就由于训练方法不当，声带磨损过度患上了声带小结，尝试了各种治疗方法才终于痊愈。经此一事，周深决定换一个更适合自己的老师，苦求三个月才终于被老师收入门下，正式开始学业，并于2016年夏毕业 。
2014年初，周深在B站发布第一条视频——九语版《Let it go》，投稿引发热烈反响，登上全站排行榜第11位。
2014年，周深参加浙江卫视《中国好声音》第三季，以一首齐豫的《欢颜》获得导师们的盛赞；10月7日，登台好声音盛典之夜，凭借《贝加尔湖畔》获得好声音年度金曲奖 ；11月1日，担任那英青岛演唱会助阵嘉宾；年间参加多场好声音演唱会。
2015年春节期间参加录制了北京卡酷少儿春晚、城市春晚，并于大年初一北京卫视春晚献唱了多语版《Let it go》支持北京申办冬奥会；2月23日-3月10日，周深随“文化中国•四海同春”艺术团慰侨活动赴大洋洲五城市演出；4月，为电影《何以笙箫默》片头片尾配唱人声SOLO《You Are My Sunshine》；5月，代表“中国好声音”前往伦敦参加当地“The Voice”总决选，并担任评审及表演嘉宾；7月，发行首张翻唱专辑《回味》并举办新专辑首唱会；8月，发行首支单曲《玫瑰与小鹿》；年间参加多场好声音演唱会。
2016年春节期间再度随“文化中国•四海同春”艺术团春节慰侨活动赴北美洲六城市演出；3月28日，周深凭借《玫瑰与小鹿》获得第23届东方风云榜最佳新人奖 ；5月18日，献唱动画电影《大鱼海棠》印象曲《大鱼》，并凭借该单曲在各大榜单上斩获多项荣誉 ；6月24日，携《大鱼》出席第16届中国电影华表奖；9月15日中秋节，周深赴法国进行慰侨演出；10月，周深化名“我可不是什么幺蛾子”加盟歌唱竞猜节目《蒙面唱将猜猜猜第一季》，在第五期与杨丞琳合唱《她说》独唱《我是真的爱你》，第六期与侧田合唱《我真的受伤了》独唱《身骑白马》后揭面，并在随后举办的年度盛典中与李琦合唱《你要的爱》；10月25日，周深发布由高晓松作曲、尹约作词的单曲《妳》；岁末年初之际，周深亮相中国新歌声香港演唱会，以一曲《喜帖街》受到香港歌迷的热烈欢迎，随后又马不停蹄赶到澳门参加江苏卫视跨年演唱会，再度献唱“幺蛾子”金曲《身骑白马》 。
2017年2月，周深首度演唱电视剧歌曲，为《那片星空那片海》献唱片尾曲《回声》；4月，获第21届全球华语榜中榜网络票选人气新声，并发行DNF官方动画《阿拉德：宿命之门》片尾曲《黎明的翅膀》；5月，加盟二次元达人秀节目《我爱二次元》；6月，先后献唱电影《绣春刀•修罗战场》宣传主题曲《浓情淡如你》和动画电影《大护法》概念曲《不说话》；9月，周深作为帮唱嘉宾助阵《中国新歌声第二季》，以一曲《大鱼》震撼全场，获得“王者辅助”的美誉；10月，献唱电视剧《那片星空那片海2》片尾曲《曾经沧海》；当月还参加了文化传承真人秀《拜见小师父》，在学艺汇报演出中表演了越剧版《大鱼》和京剧《铡美案》；11月，周深发行首张个人专辑《深的深》，专辑收录十首歌曲，由“高家班”操刀打造，由尹约担任制作人；12月，在《我要上春晚》节目中演唱《大鱼》，并获得《直通春晚》邀请卡。
2018年2月3日，作为表演嘉宾参加《直通春晚》，演唱《身骑白马》；2月15日，参加同根同梦•2018全球华人春晚，演唱《大鱼》；3月，献唱奥斯卡最佳影片《水形物语》中文同名推广曲《水形物语》；4月，献唱电影《幕后玩家》推广曲《无关》；5月，周深“深空间”个人巡回演唱会公布宣传曲《花开》，并在上海、北京、深圳、杭州等地开唱；5月20日，献唱公益节目《等着我》同名主题曲《等着我》；8月23日，为电视剧《如懿传》献唱片尾曲《梅香如故》，并在随后举办的如懿传见面会上独唱；8月，获全球华人歌曲排行榜2018年度最佳新人、年度金曲两个奖项；9月29日，首支原创单曲《可它爱着这个世界》上线；10月16日，发行与Panta.Q合作的单曲《对不起》；11月2日，加盟声乐竞演节目《声入人心》，贡献了《Time to say goodbye》《Memory》《孤独的牧羊人》等精彩舞台；11月21日，与朱七合作的单曲《楼台》上线；11月27日，为动画电影《白蛇：缘起》献唱推广曲《缘起》；11月，化名“宫庭背包客”参加《蒙面唱将猜猜猜第三季》，在第六期参与大合唱《爱的代价》，与白雪合唱《莫斯科郊外的晚上》，在第七期参与大合唱《失恋阵线联盟》，与于文文合唱《暗香》，独唱《雪落下的声音》后揭面 。
2019年1月，献唱电视剧《古董局中局》插曲《随风》；3月，发行《倚天屠龙记》电视剧插曲《此生惟你》；4月6日，作为嘉宾空降《这！就是原创》，在第五期演唱《好的晚安》，在第十期贡献《怎么了》《末日飞船》两个合作舞台；4月25日，《唱给世界听》开播，周深担任导师；4月27日，获第23届全球华语榜中榜内地地区榜中榜最受欢迎男歌手；5月，与黄龄合办的“深龄其境”演唱会在上海卢湾体育馆开唱 ；6月，中文填词翻唱《千与千寻》主题曲《亲爱的旅人啊》，庆祝影片首次登陆内地院线；7月，先后献唱《陈情令》薛洋人物曲《荒城渡》、《斗破苍穹第三季》主题曲《直破穹苍》；7月18日，与唐汉霄合作发行数字专辑《末日飞船》，收录《末日飞船》《卡西尼》两首单曲；8月，发行《罗小黑战记》电影治愈推广曲《不再流浪》；9月12日，召开“C-929星球”全国巡演发布会，官宣北京、南京、深圳、上海、广州等七站 ；9月21日，作为助唱嘉宾参加《一起乐队吧》，与乐队合作演绎《再见萤火虫+Digital Bath》《彩色的黑》；10月7日，助阵《中国好声音2019》巅峰之夜，在鸟巢体育场唱响《我爱你中国》 ；10月10日，发行单曲《胡同少年志》；10月27日，加盟音乐竞演综艺《中国梦之声•我们的歌第一季》，与李克勤结成“勤深深”组合，凭借《天下有情人》《另一种乡愁》等精彩舞台一路过关斩将并最终夺得冠军 ；11月，为《鹤唳华亭》献唱主题曲《愿得一心人》和人物曲《放鹤图》 ；11月4日，获2019年MTVEMA最受欢迎大中华区艺人；12月，单曲《不群》、电视剧《锦衣之下》主题曲《愿》、电影《妙先生》片尾曲《能解答一切的答案》先后上线；年末加盟东方卫视、B站两场跨年晚会，演唱《永远同在》等六首歌曲。
2020年1月4日，加盟文化体验节目《了不起的长城》；1月8日，献唱五福贺岁短片《到哪儿了》主题曲《听我说》；1月17日，为电影《姜子牙》演唱片尾曲《请笃信一个梦》；春节期间录制了东方卫视春晚和湖南卫视全球华侨华人春晚，并参加《我们的歌贺岁金曲歌会》；2月，作为首发歌手加盟音乐竞技节目《歌手•当打之年》，以两期第一的常规赛成绩闯进决赛，其中第八期演唱的《达拉崩吧》以破亿播放量斩获该节目云村播放量第一 ；5月27日，与Panta.Q再度携手推出单曲《话语》；6月6日，加盟游戏旅行类户外真人秀《青春环游记第二季》；6月26日，参加B站11周年演讲，并演唱《起风了》；7月4日，参加《经典咏流传第三季》，演唱《情是何物》；7月20日，献唱《重启之极海听雷》片尾曲《无限》；7月25日，周深在出道六周年之际宣布成立个人工作室，并发行工作室制作的首支单曲《化身孤岛的鲸》；当晚举办“晚安，明天见”线上演唱会；同日，在BML云LIVE上演唱《缘起》《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13日，加盟驾考纪实类真人秀《新手驾到》，并在节目中考取手动挡驾照；9月19日，出席第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》；10月1日，参加央视中秋晚会，与萨顶顶合唱《左手指月》；10月10日，参加原创音乐综艺《乐队的夏天第二季》，与木马乐队合唱《她是黯淡星》；11月11日，作为加油团成员加盟职场观察类真人秀《令人心动的offer第二季》；12月13日，回归《中国梦之声•我们的歌第二季》，与李克勤合唱《爱情转移》《突如其来的爱情》；12月16日，献唱电视剧《大江大河2》主题曲《和光同尘》；12月18日，在《明星大侦探第六季》NZND顶牛演唱会中登场，高能演绎《天堂岛之歌》；12月20日，获2020腾讯视频星光大赏年度最受欢迎歌手；年末加盟央视、B站、北京卫视、江苏卫视四场跨年晚会，演唱七首歌曲。
2021年1月5日，城市纪录片《奇妙之城》第一期《跟着周深玩转贵阳》播出；1月23日，出席第二届TMEA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；此外，周深还收获了2020腾讯娱乐白皮书年度最受欢迎歌手等多个年度奖项 ；月末先后发行2021集五福主题曲《望》和崩坏3《渡尘》动画短片印象曲《Rubia》；2月6日，晚间新闻与央视网联合推出公益歌曲《我在这挺好的》；2月11日，周深首次登上央视春节联欢晚会，与张也合唱《灯火里的中国》，歌曲在春晚演唱后红遍全国，网络点击率一度达到数亿人次，还在全国各大音乐学院引发了一场“全网交作业”式的飙歌热潮，歌曲官方正式版音源于4月上线，并入选中宣部第九批“中国梦”主题新创作歌曲名录；此外，春节期间还录制了江苏卫视春晚和湖南卫视全球华侨华人春晚；2月17日，作为“发起人团成员”加盟《创造营2021》；2月26日，在央视元宵晚会与张也再度搭档，合唱《春天到万家》；4月28日，为张艺谋执导的谍战电影献唱同名主题曲《悬崖之上》。
5月，周深参加南山流行音乐节，与指挥家谭盾和深圳交响乐团共同演绎了《月光爱人》《我用所有报答爱》《大鱼》；6月，参加B站夏日毕业歌会，演唱《Try Everything》《来不及勇敢》《遇见》；7月1日，参加庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》，演唱《小康之歌》；7月15日，电影《白蛇2：青蛇劫起》主题曲《问花》上线；7月23日，献唱2020年东京奥运会天猫主题曲《中国加油歌》；8月17日，电视剧《乔家的儿女》主题曲《生活总该迎着光亮》上线；9月17日，发行王者荣耀•荣耀中国节主题曲《时结》；中秋节期间先后加盟河南卫视、央视、东方卫视、大湾区四场中秋晚会，演唱《若思念便思念》等四首歌曲；9月28日，担任联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议（COP15）公益宣传大使，献唱由谭盾倾情创作的主题曲《和光同春》；9月29日，出席第11届北京国际电影节闭幕式暨颁奖典礼，现场献唱《悬崖之上》；献礼单曲《今天是你的生日，中国》于国庆节当天上线；同日，作为《请你来听我的演唱会》第一期嘉宾探访航天研究院，参观火箭总装车间，并为航天人献唱；10月26日，参加北京2022年冬奥会倒计时100天主题活动《一起向未来》，与奥运冠军合唱；10月27日，参与演唱北京冬奥会和冬残奥会颁奖仪式推广歌曲《致敬勇士》；11月6日，纪录片《紫禁城》主题歌《光亮》上线；11月9日，作为加油团成员加盟职场观察类综艺《令人心动的offer第三季》；11月17日，获第28届东方风云榜最受欢迎男歌手、最佳线上演唱会、十大金曲《和光同尘》三项大奖；12月，先后献唱家庭剧《小敏家》片头曲《说声你好》 、谍战剧《对手》主题曲《像鸟儿一样》；12月11日，出席第三届TMEA腾讯音乐娱乐盛典，蝉联年度最佳内地男歌手，《和光同尘》被评为年度十大金曲，与孙楠合唱的《国际歌》被评为年度励志歌曲，并演唱十大金曲串烧《送“你”一朵小红花》；12月25日，参加音乐盛典咪咕汇，连唱四首歌曲，获年度榜样歌手、年度舞台表现力歌手、年度十大金曲《光亮》三项大奖；年末加盟央视、B站、江苏卫视、北京卫视四场跨年晚会，凭借与邓丽君的跨时空合作引爆话题。
2022年元旦，参加扬帆远航大湾区2022新年音乐会，在339米高的横琴IFC顶楼舞台演唱《繁星璀璨的天空》；1月12日，担任《很高兴认识你第二季》第六期嘉宾；春节期间参与录制文联春晚、央视网络春晚和北京卫视春晚。