2003年，周洋在吉林省青少年速滑比赛中包揽了少年组7枚金牌。2004年，周洋夺得了全国短道速滑联赛的冠军。
2005年10月，在全国短道速滑联赛齐齐哈尔站中，周洋先后以2分33秒077的成绩夺得女子1500米冠军、5分59秒276成绩夺得女子3000米冠军以及帮助长春生物队以4分28秒006的成绩夺得女子3000米接力赛冠军，最终在男、女个人全能积分中获得冠军。
2006年1月，罗马尼亚世青赛上，周洋在1500米中以2分28秒361夺冠，此外还获得1000米季军、2000米接力冠军以及全能季军，成为第三位赢得世青赛全能奖牌的中国女选手。下半年，在全国短道速滑联赛第二站比赛中，周洋包揽女子500米、1000米、1500米、3000米四项冠军。11月，周洋进入了国家队。12月，在短道速滑世界杯第四站中，周洋获得女子1000米B组决赛头名，总名次排在第五位，并在女子1500米决赛中位列第五名。
2007年长春亚洲冬季运动会，周洋与师姐们一起参加了比赛，其中1500米是周洋的强项，在半决赛中，周洋获得小组第一晋级决赛，决赛中周洋第一次获得了和王濛、陈善有这种顶尖选手同场竞技的机会，但是周洋却意外摔倒失去了机会，只排位第六。此外中周洋还获得1000米第四名，并与队友一起获得了3000米接力金牌。2007年3月，周洋在短道速滑世锦赛女子1000米和3000米两个项目上获得铜牌，在女子3000米接力中，周洋再次担当重任，摘得银牌。10月，在短道速滑世界杯中国站中，周洋以2分21秒117摘得女子1500米铜牌。在日本站中，周洋获得女子1500米第五名。在荷兰站中，周洋以1分30秒826获得女子1000米铜牌。在意大利站中，周洋以2分19秒020再获女子1500米铜牌。
2008年1月，在十一届全国冬季运动会上，周洋获得1000米、1500米、3000米三项亚军、全能亚军。2月3日，在世界杯加拿大站中，周洋获得女子第二次1000米冠军，此外中国队在女子3000米接力决赛中以4分12秒160的成绩摘得桂冠。2月9日在世界杯美国站中，周洋以2分16秒729大幅刷新世界纪录并夺得冠军。在随后的世锦赛中，周洋获得了1000米银牌，1500米铜牌，3000米第一，并与队友一起获得3000米接力铜牌。而也就在这个赛季，周洋在世界杯比赛1500米项目中，接连拿下美国站、加拿大站冠军。但在日本站中，周洋被韩国选手郑恩珠用手推头盔的方式干扰推出赛道，造成颈椎错位。
2009年2月8日，在世界杯保加利亚站中，周洋获得1500米铜牌。2月18日至28日的第24届世界大学生冬运会上，周洋获得1500米金牌，1000米银牌和3000米接力金牌。3月的世锦赛上，周洋获得1500米银牌，3000米第一，并与队友一起获得3000米接力金牌，最终位居全能季军。下半年的世界杯中，周洋获得中国站1500米冠军、韩国站1500米季军、3000米接力冠军、加拿大站1000米冠军、3000米接力冠军、美国站1500米冠军、3000米接力冠军。
2010年1月，在全国短道速滑联赛北京站中，周洋接连拿下了7圈追逐、1500米和1000米3枚金牌。2月21日，在女子1500米决赛中，周洋以2分16秒993刷新奥运会记录，为中国队夺得在本届冬奥会的第三枚金牌。周洋的这枚金牌打破了韩国选手连续两届的垄断，成为中国短道史上首位1500米冬奥金牌得主，18岁的周洋也成为了中国最年轻的冬奥会冠军。2月25日，在2010年温哥华冬奥会短道速滑比赛中，在女子3000米接力决赛里，由周洋、王濛、孙琳琳和张会组成的中国队以4分06秒610夺得冠军，并且打破世界纪录。10月，在世界杯加拿大蒙特利尔站，女子1500米的两次计时中，周洋收获一银一铜，并率中国队获得3000米接力金牌。随后在加拿大魁北克站中，周洋获得1500米、1000米和3000米接力三项冠军。12月，在中国长春站中，周洋获得女子1000米铜牌和3000米接力银牌。在中国上海站中，周洋获得1000米银牌和3000米接力金牌。
2011年1月，在2011年阿斯塔纳-阿拉木图亚洲冬季运动会的女子3000米接力中，周洋与队友一起获得冠军。8月4日，周洋主动退出中国女子短道速滑队。8月23日，周洋回归中国女子短道速滑队。10月，在短道速滑世界杯美国站1500米比赛中，周洋因脚部挫伤，无奈退赛，也因此缺席了接下来的世界杯加拿大站。11月25日，在全国短道速滑锦标赛女子1500米比赛中，周洋止步四分之一决赛，最终仅名列第十九位。
2012年，周洋重返国家队后的状态并不适合在冰场训练，以跑步恢复为主。周洋也因此几乎缺席了整个赛季的比赛，包括2012年世锦赛。9月22日，在全国短道速滑联赛女子1500米甲组比赛中，周洋仅获得半决赛小组第六名，无缘决赛。10月19日，在全国短道速滑联赛女子组1500米决赛中，周洋以2分29秒319的成绩获得季军。10月26日，在全国短道速滑联赛第四站女子1500米比赛中，周洋以2分23秒676的成绩摘得了桂冠。
2013年3月，在短道速滑匈牙利德布勒森世锦赛中，女子3000米接力，周洋与队友以4分14秒104获得冠军。9月，在世界杯中，女子3000米接力，由周洋、王濛率领的中国队在中国站和韩国站均获得亚军。11月的意大利都灵站中，周洋在女子1500米决赛中以2分20秒529获得季军。在俄罗斯科洛姆纳站中，由周洋、范可新、刘秋宏和王濛组成的中国队在女子3000米接力中以4分09秒410夺冠。
2014年2月15日，在索契冬奥会短道速滑女子1500米决赛中，倒数第二圈时，周洋瞬间发力，两步超越了韩国选手，夺得领先以2分19秒140的成绩率先撞线完赛，获得冠军，并成为冬奥会历史上第一个卫冕该项目的运动员，这也是中国代表团在此届冬奥会中的第三枚金牌。2014年2月18日，在索契冬奥会女子3000米接力决赛中，由周洋、李坚柔、刘秋宏、范可新组成的中国队第二个冲过终点，最终被判犯规取消成绩。
2015年2月16日，在2014-15赛季短道速滑世界杯埃尔祖鲁姆站中，由周洋、范可新、林悦和陶嘉莹组成的中国队以4分13秒026率先冲线夺冠。10月8日，在全国短道速滑联赛首站暨冬运会资格赛中，周洋收获女子1000米银牌、1500米铜牌，此外周洋与林悦搭档，帮助长春市队以4分17秒396收获女子3000米接力冠军。
2016年1月22日，在第十三届全国冬季运动会短道速滑女子1000米决赛中，代表长春队出赛的周洋以1分28秒742的成绩夺冠，并打破全国纪录。在随后举行的3000米接力决赛中，周洋携手队友郭奕含、林悦、徐墨源、张起超以4分09秒357的成绩夺得冠军。2016年底，由于伤病原因，周洋去美国进行康复训练。
2017年4月，中国短道速滑队公布名单，周洋正式回归。10月8日，在短道速滑世界杯荷兰多德雷赫特站中，周洋、范可新、臧一泽、韩雨桐夺得女子3000米接力冠军。11月12日，在短道速滑世界杯中国上海站中，周洋、范可新、韩雨桐、郭奕含以4分05秒824的成绩夺得女子3000米接力银牌。
2018年2月10日，在平昌冬奥会短道速滑女子3000米接力预赛中，由周洋、范可新、韩雨桐、曲春雨组成的中国队以4分05秒315打破奥运会纪录的成绩取得小组第一，顺利晋级决赛。2月17日，在平昌冬奥会短道速滑女子1500米比赛中，周洋获得第八名。2月20日，在平昌冬奥会短道速滑女子3000米接力比赛中，由周洋、范可新、曲春雨、李靳宇组成的中国队以第二名冲过终点，但最终被判罚犯规，无缘奖牌。
2019年11月18日，在国际滑联速度滑冰明斯克站比赛中，从短道速滑转到大道的周洋首次参加速度滑冰世界杯比赛，就获得女子集体出发第十四名。11月23日，在2019-2020赛季国际滑联速度滑冰世界杯波兰站女子团体追逐赛中，由周洋、李丹和陶嘉莹组成的中国队最终以第四名的成绩完成比赛。11月24日，在速度滑冰世界杯波兰站女子集体出发比赛中，周洋获得第四名。
▪ 2014 索契冬奥会短道速滑女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2010 温哥华冬奥会短道速滑女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2010 温哥华冬奥会短道速滑女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2011 第七届 亚洲冬季运动会短道速滑女子3000米接力冠军（获奖）
▪ 2007 第六届 亚洲冬季运动会短道速滑女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2013 国际滑联世界短道速滑锦标赛女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联世界短道速滑锦标赛女子3000米接力季军 （获奖）
▪ 2007 国际滑联世界短道速滑锦标赛女子3000米接力亚军 （获奖）
▪ 2006 国际滑联世界短道速滑青年锦标赛女子1500米接力冠军 （获奖）
▪ 2006 国际滑联世界短道速滑青年锦标赛女子1000米季军 （获奖）
▪ 2017 国际滑联短道速滑世界杯荷兰站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2017 国际滑联短道速滑世界杯中国站女子3000米接力亚军 （获奖）
▪ 2015 国际滑联短道速滑世界杯土耳其站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2013 国际滑联短道速滑世界杯俄罗斯站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2010 国际滑联短道速滑世界杯加拿站女子1500米第一次计时亚军 （获奖）
▪ 2010 国际滑联短道速滑世界杯加拿站女子1500米第二次计时季军 （获奖）
▪ 2010 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2010 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2010 国际滑联短道速滑世界杯中国站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2009 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子1000米冠军 （获奖）
▪ 2009 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2009 国际滑联短道速滑世界杯美国站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2009 第24届 世界大学生冬季运动会短道速滑女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2009 第24届 世界大学生冬季运动会短道速滑女子1000米亚军 （获奖）
▪ 2009 第24届 世界大学生冬季运动会短道速滑女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2009 国际滑联短道速滑世界杯保加利亚站女子1500米季军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯美国站女子1500米第一次计时冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯美国站女子1500米第二次计时亚军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯美国站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子1000米第二次计时亚军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯中国站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子1000米第二次计时冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯加拿大站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2008 国际滑联短道速滑世界杯美国站女子3000米接力亚军 （获奖）
▪ 2007 国际滑联短道速滑世界杯中国站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2007 国际滑联短道速滑世界杯日本站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2007 国际滑联短道速滑世界杯荷兰站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2007 国际滑联短道速滑世界杯意大利站女子1500米季军 （获奖）
▪ 2007 国际滑联短道速滑世界杯意大利站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2016 第十三届 全国冬季运动会短道速滑女子1000米冠军 （获奖）
▪ 2016 第十三届 全国冬季运动会短道速滑女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2015 全国短道速滑联赛首站暨冬运会资格赛女子1000米亚军 （获奖）
▪ 2012 全国短道速滑联赛第三站女子1500米季军 （获奖）
▪ 2012 全国短道速滑联赛第四站女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2010 全国短道速滑联赛北京站女子七圈追逐冠军 （获奖）
▪ 2010 全国短道速滑联赛北京站女子1000米冠军 （获奖）
▪ 2010 全国短道速滑联赛北京站站女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2008 第十一届 全国冬季运动会短道速滑女子1000米亚军 （获奖）
▪ 2008 第十一届 全国冬季运动会短道速滑女子1500米亚军 （获奖）
▪ 2006 全国短道速滑联赛沈阳站女子1000米冠军 （获奖）
▪ 2006 全国短道速滑联赛沈阳站女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2006 全国短道速滑联赛沈阳站女子全能冠军 （获奖）
▪ 2005 全国短道速滑联赛首站女子1500米冠军 （获奖）
▪ 2005 全国短道速滑联赛首站女子3000米接力冠军 （获奖）
▪ 2005 全国短道速滑联赛首站女子全能冠军 （获奖）
▪ 2018 冬奥会中国运动员传播影响力榜第三位 （获奖）
▪ 2014 CCTV体坛风云人物年度最佳女运动员奖 （提名）
▪ 2014 索契冬奥会总结表彰大会“优秀运动员”荣誉称号 （获奖）
▪ 2010 “全国劳动模范”荣誉称号 （获奖）
▪ 2010 温哥华冬奥会运动员表彰大会“长春体育功勋运动员”称号 （获奖）
▪ 2010 “中国青年五四奖章”荣誉称号 （获奖）
▪ 2010 “全国五一劳动奖状奖章”荣誉称号 （获奖）
▪ 2010 “全国三八红旗手”荣誉称号 （获奖）
▪ 2010 第21届冬奥会中国体育代表团总结表彰大会体育运动荣誉奖章 （获奖）
▪ 2010 “三八”国际劳动妇女节100周年暨颁奖大会长春市“十大杰出女性”称号 （获奖）
周洋小时候性格很内向，但也很倔强，特别能拼，有一股执着劲儿。(启蒙教练评哈振峰）
冷静、勇敢、顽强，令人欣喜。周洋是中国短道队的精神领袖，训练再苦再累都忍着，为年轻运动员起到了非常好的带动作用。(中国短道速滑队主教练李琰评价）
