2004年10月，出演作家海岩的监狱题材剧《深牢大狱》，饰男一号刘川。
2005年11月，周一围参演全景式反映滇西抗战剧《滇西往事》，饰英勇无畏的谍报人员章子雄。
2006年6月，在赵薇主演的情感剧《谢谢你曾经爱过我》中饰侯志杰；周一围在都市爱情伦理片《真情无限之继母》中的李大宇。
2007年，在北京保利剧院落幕的“2006娱乐大典”上，周一围获得了“电视剧年度最佳新人奖”；5月，与杨若兮、修宗迪领衔主演国内第一部全面反映楼市商战的《楼王之谜》，饰演具有双重性格的复仇者童瞳；9月，周一围在描写上个世纪80年代那一段青葱岁月的怀旧故事《空巷子》中饰热忱自信的陈大明。
2009年，在欧阳震华主演的古装神话剧《天师钟馗》中饰潘文杰；4月，与田中裕子、殷桃联袂主演清宫戏《苍穹之昴》，周一围在剧中饰演梁文秀；同年，主演人物历史剧《孔子春秋》，饰孔子的徒弟子贡。
2010年，与林心如、李依晓共同参演都市情感剧《独家披露》，饰祝五一；8月，出演建党90周年献礼影片《建党伟业》，饰爱新觉罗.载沣；9月，参与穆德远执导的红色献礼剧《中国1921》的拍摄，饰邵飘萍；11月，周一围在建党九十周年献礼影片《湘江北去》中出演学者胡适；同年，周一围主演公益电影《盲人电影院》，扮演了刚毕业的大学生陈语。
2011年，参演林心如工作室出品的古装宫廷戏《倾世皇妃》，周一围饰演柴荣王子；5月，搭档杨若兮、杨童舒联袂主演兵团情感戏《像兄妹一样手拉手》，饰演宣传干事贾正军；6月，参演了辛亥革命一百周年献礼影片《国父孙中山》，在该片中挑战“革命反派”陈炯明；10月，拍摄了由刘伟强导演、陈可辛监制的武侠电影《血滴子》，饰杀手布喀；11月，客串都市励志剧《囧人的幸福生活》，周一围饰文杰；12月，拍摄以民国时期枣庄煤矿为基本背景的历史剧《独有英雄》，塑造了从角儿向实业救国的企业家蜕变的马玉郎。
2012年，在黄力加执导的都市家庭剧《妯娌的三国时代》中饰戴宁；8月，出演了谭朗昌执导的都市情感剧《恋爱的那点事儿》，塑造了温暖痴情不吝付出的“萤火男”窦楠一角；10月，出演由任鸣指导的现实主义题材话剧《明天》；11月，参与由周渝民、刘诗诗共同主演的爱情电影《回到爱开始的地方》，在片中塑造了高富帅好男人程志远；与马苏共同主演年代悬疑电视剧《烈焰》，饰演刑涛桀骜不驯、做事果断的邢涛。
2013年，主演了李云亮执导的改编自网络军事作品的《遍地狼烟》，周一围饰中衫正；6月，在路阳执导的浪漫武侠电影《绣春刀》，周一围饰丁修；同年，与张铎、朱丹、黄小蕾共同出演内地首部律政作品《金牌律师》，周一围饰演的“痞子律师”苏东。在电视剧《红色》中饰演小巡捕“铁林”。
2014年，搭档苗圃，拍摄了都市轻喜剧《香火》，扮演妇产科医生金麒麟；9月，主演由余丁执导的大型情感剧《两个女人的战争》，饰演男主角齐伟。
2015年，主演傅东育执导的历史传奇剧《少林问道》，饰演总督之子程闻道。
2016年，参演由曹盾执导的东方魔幻史诗巨制《九州·海上牧云记》，饰演硕风和叶；12月，参演的电影《你好，疯子》和电影《少年》上映。
2017年，其主演的影片《我不是药神》举行关机发布会；7月，拍摄根据付遥同名小说改编的国内首部互联网创业题材电视剧《创业时代》，饰演另一位创业者罗维，18日，拍摄原创文化探秘节目《七十二层奇楼》。2017年参演电影《鲛珠传》，饰演郡王；同年参演电影《建军大业》，饰演南昌守备团团长陈峰；2017年10月，参加浙江卫视《演员的诞生》，摘得年度总冠军。2017年11月11日，由周一围等人主演的马伯庸小说改编电视剧《长安十二时辰》在象山影视城宣布开机。
2018年，由周一围监制的短片《妈妈都是胆小鬼》上映；19日，参加《快乐大本营》节目录制。
2018年，受邀参加2018年中央广播电视总台中秋晚会。同年，作为故宫文创新品开发员参加北京卫视文化创新类真人秀节目《上新了·故宫》；2月4日，2019年中央广播电视总台春节联欢晚会，周一围与闫妮、吴海龙、张维威、沈月、李栋、李佳旭表演小品《办公室的故事》。9月，录制场景式读书节目《一本好书第二季》。
2020年，与秦海璐、张智霖等主演的电影《扫黑行动》开机。12月，在上海上音歌剧院主演影音剧《芯上人》，扮演一名想要改变人类命运的科学家；11月24日，周一围、袁姗姗、曹曦文、迟嘉等演员领衔主演的都市悬疑网剧《焕脸》播出，在剧中饰演落魄医生潘启文；12月24日，主演的抗日谍战剧《风声》在北京卫视播出，在剧中饰演龙川肥原。
2021年，与章子怡、杨祐宁主演的古装历史剧《上阳赋》在优酷视频播出。
上阳赋 2021-1-9 饰演萧綦 导演侯咏、程源海 主演章子怡、于和伟
风声2020-12-24 饰演龙川肥原 导演李云亮 主演徐璐、文咏珊、杨祐宁
焕脸 2020-11-24 饰演 潘启文 导演沙海龙 主演袁姗姗、曹曦文
在一起2020-9-29 饰演谭松林 导演张黎、韩晓军 主演张嘉益、谭卓
新世界2020-01-13 饰演高成亮（高医生） 导演徐兵 主演孙红雷、张鲁一、尹昉
长安十二时辰 2019-06-27 饰演龙波 导演曹盾 主演易烊千玺、雷佳音
爱上你治愈我 2019-04-17 饰演frank（特别出演） 导演曹盾 主演窦骁、苗苗、金士杰
你和我的倾城时光 2018-11-13 饰演林莫臣 导演张峰 主演赵丽颖, 金瀚。俞灏明，曹曦文
创业时代 2018-10-12 饰演罗维 导演安建 主演黄轩、杨颖、宋轶
武动乾坤之冰心在玉壶2018-10-11 饰演周通 导演张黎 主演杨洋、张天爱、吴尊、王丽坤
武动乾坤之英雄出少年2018-08-07 饰演周通 导演张黎 主演杨洋、张天爱、吴尊、王丽坤
画江湖之不良人2018 饰演袁天罡（客串） 导演伊峥 主演毛晓彤、郭晓婷、杨旭文
勇者胜 2017-12-26 饰演杨峰火 导演孙文学 主演战菁一、尹铸胜、吕一
九州·海上牧云记2017-11-21 饰演硕风和叶 导演曹盾 主演黄轩、窦骁、徐璐
少林问道2016-05-30 饰演程闻道 导演傅东育 主演郭京飞、是安、郭晓婷、何赛飞
两个女人的战争2015-08-25 饰演齐伟 导演余丁 主演柳岩、毛林林、任东霖
香火 2015-05-19 饰演金麒麟 导演张自强、高寒 主演苗圃、韩童生
独家披露2014-12-25 饰演祝五一 导演高希希 主演林心如、李依晓、于滨
红色2014-08-28 饰演铁林 导演杨磊 主演张鲁一、陶虹、刘敏
金牌律师2014-06-23 饰演苏东 导演傅东育 主演张铎、朱丹、黄小蕾
扫黑行动2021-1 饰演- 导演林德禄 主演秦海璐、张智霖
勇敢的你 2021 饰演王义杰
解放·终局营救 2019 饰演蔡兴福 导演李少红、常晓阳 主演钟汉良、王锵、钟楚曦
我不是药神 2018-07-05 饰演曹斌 导演文牧野 主演徐峥、王传君、章宇、谭卓
鲛珠传2017-08-11 饰演郡王 导演杨磊 主演王大陆、张天爱、任达华
建军大业2017-07-28 饰演陈峰 导演刘伟强 主演刘烨、朱亚文、黄志忠
绣春刀II：修罗战场 2017-07-19 饰演丁修 导演路阳 主演张震、杨幂、张译、雷佳音、辛芷蕾
你好，疯子！2016-12-30 饰演李正 导演饶晓志 主演万茜, 王自健
少年2016-12-16 饰演申哥 导演杨树鹏 主演欧豪、张译、余男、郭晓东
爱情麻辣烫之情定终身 2016-03-08 饰演高东华 导演肖飞、征长张 主演何润东、秦昊
绣春刀2014-08-07 饰演丁修 导演路阳 主演张震、刘诗诗
回到爱开始的地方2013-08-23 饰演程志远 导演林孝谦 主演周渝民、刘诗诗、刘芸
血滴子2012-12-20 饰演布喀 导演刘伟强 主演黄晓明、李宇春、阮经天
国父孙中山2011-09-30 饰演陈炯明 导演王才涛 主演邱心志、聂玫、韩庚
湘江北去2011-06-10 饰演胡适 导演陈力 主演保剑锋、周冬雨、钱枫
建党伟业2011 饰演载沣 导演韩三平、黄建新 主演刘烨、冯远征、张嘉译
盲人电影院2010 饰演陈语 导演路阳 主演刘园园、王劲松、金世杰
国球女孩2008 饰演秦海滨 导演田禾 主演张檬、郭凯敏
丛林无边2004 饰演徐副官 导演郑克洪 主演崔林、李馨雨、万思维
2018 《演员的诞生》总冠军 （获奖）
2017 GQ年度最受期待男演员奖 （获奖）
2007 获新浪网络盛典年度新人 （获奖）
2006 获娱乐大典年度最佳新人 （获奖）
2017-12 第8届澳门国际电视节最佳男配角奖 海上牧云记 （提名）
在拍摄《回到爱开始的地方》时，周一围是个非常懂得照顾演员，懂得演员的需要这么一类人，他会在对戏时知道动作什么样的动作、台词和节奏可以让这场戏更容易传达出惊悚之外，也让对戏的演员好接，不那么尴尬。（网易娱乐评）
周一围在演艺圈中，荧屏内外，都是正统的“非主流”，低调内敛，潜心钻研，勤于思考，有着从老一辈艺术家传承下来的务实和进取。（搜狐娱乐评）
周一围就是这样一个没有娱乐精神，却热爱表演，用心塑造角色，一个哲人式的演员。（腾讯网评）
