周瑜出身大族，他的堂祖父周景、堂叔周忠，都官居太尉之職。其父周異，曾任洛陽令。周瑜本人身材高大、相貌俊美，志向遠大。初平元年（190年），孫堅兵討董卓時，他家人住在壽春，當時孫堅長子孫策在江淮一帶很有名氣。周瑜慕名前去拜訪，勸孫策帶母親弟弟移居廬江舒縣，孫策聽從了他的意見。周瑜讓出路南的大宅院供孫家居住，且登堂拜見孫策的母親，兩家交好。
興平二年（195年）周瑜前去探望身爲丹陽太守的從父周尚。正好孫策率軍入歷陽（今安徽和縣西北），將要東渡長江，於是寫信給周瑜。周瑜率兵迎接孫策，給他以大力支持。孫策十分喜悅，說：“我有了你，事就成了。”於是，周瑜隨從孫策先克橫江（今安徽和縣東南長江北岸）、當利（今安徽和縣東，當利水入江處），接著揮師渡江，進攻秣陵（今南京江寧秣陵關），打敗了笮融、薛禮，轉而攻佔湖孰（今南京江寧湖熟鎮）、江乘，進入曲阿（今江蘇丹陽），逼走劉繇。當時孫策部衆已發展到幾萬人。他對周瑜說：“我用這支隊伍攻取吳郡、會稽郡，平定山越，已經足夠了，你回去鎮守丹陽。”於是，周瑜率部回到丹陽。不久，袁術派其堂弟袁胤取代周尚任丹陽太守，周瑜隨周尚到了壽春（今安徽壽縣）。袁術發現周瑜有才，便欲收羅周瑜爲已將。周瑜看出袁術最終不會有什麼成就，所以只請求做居巢縣長，欲藉機回江東，袁術同意了周瑜的請求。
周瑜在做居巢縣長認識了魯肅，認爲他非同尋常，就主動與他相交，兩人建立了如同春秋時公孫僑和季札那樣牢不可破的朋友關係。建安三年（198年），周瑜和魯肅一塊同行回到吳郡（今江蘇蘇州）。孫策聞周瑜歸來，親自出迎，授周瑜建威中郎將，調撥給他士兵兩千人，戰騎五十匹。此外，孫策還賜給周瑜鼓吹樂隊，替周瑜修建住所，賞賜之厚，無人能與之相比。孫策還在發佈的命令中說：“周公瑾雄姿英發，才能絕倫，和我有總角之好，骨肉之情。在丹陽時，他率領兵衆，調發船糧相助於我，使我能成就大事，論功酬德，今天的賞賜還遠不能回報他在關鍵時刻給我的支持呢！”周瑜時年二十四歲，吳郡人皆稱之爲周郎。因廬江一帶，士民向來佩服周瑜的恩德信義，於是孫策命他出守牛渚、後來又兼任春谷長。
建安四年（199年）孫策要攻打荊州，拜周瑜爲中護軍，兼任江夏（治湖北新州西）太守，隨軍征討。十二月，孫策率周瑜等人攻破皖城，虜獲袁術劉勳家人及他們部下的男女親族。其中橋公二女皆國色天姿。孫策自納大喬，周瑜納小喬。孫策對周瑜說：“橋公之女，雖經戰亂流離之苦，但得我們二人作女婿，也足可慶幸了。”接著進攻尋陽，敗劉勳，第二年年初討江夏，又回兵平定豫章（今江西南昌）、廬陵（今江西吉安）。周瑜留下來鎮守巴丘。
建安五年（200年）四月，孫策遇刺身亡，時年26歲，臨終把軍國大事託付孫權。孫權統業時，年齡尚小，只有會稽、吳郡、丹陽、豫章、廬陵數郡，其偏遠險要之處也尚未全附。天下英雄豪傑散在各個州郡，並未和孫氏建立起君臣之間相互依賴的關係。張昭和周瑜等人認爲孫權能與他們一起成就大業，所以傾心服侍他。周瑜從外地帶兵前來奔喪，留在吳郡孫權身邊任中護軍，同長史張昭共同掌管軍政大事。當時孫權只是將軍，賓客禮節都很簡單，唯獨周瑜用君臣的禮節表達對孫權的支持。
周瑜一次對魯肅說道：“過去馬援答覆光武帝說過，‘當今之世，非但君擇臣，臣亦擇君’。如今我的主人孫權親信賢人智士，接納奇才異能，我聽說古代哲人的神秘論證，接承天命替代劉氏者，必定起於東南，推算曆數觀察形勢，最終會造建起帝王基業，與天命相符合，也正在東南。現在正是有識有志之士歸附英傑的時代。我正通曉此理啊！”並向孫權推薦魯肅，說他有才幹，可爲輔佐之臣。建議孫權應該多方蒐羅魯肅這樣的人才，以成就大業，不能讓他們流散外地。
曹操在官渡之戰打敗袁紹後，在建安七年（202年），下書責令孫權送人質到曹操這裡。孫權便召集羣臣會商。大臣們衆說紛紜，張昭、秦鬆等重臣猶豫再三，不能決斷。孫權本意不想送人質。於是，他只帶周瑜一人到母親面前議定此事。周瑜分析利道：“當年楚君剛被封到荊山的邊上時，地方不夠百里。他的後輩賢能，擴張土地，開拓疆域，在郢都建立根基，佔據荊揚之地，直到南海。子孫代代相傳，延續九百多年。現在將軍您繼承父兄的餘威舊業，統御六郡，兵精糧足，戰士們士氣旺盛。而且，鑄山爲銅，煮海爲鹽，人心安定，士風強勁，可以說所向無敵，爲什麼要送質於人呢？人質一到曹操手下，我們就不得不與曹操相呼應，也就必然受制於曹氏。那時，我們所能得到的最大的利益，也不過就是一方侯印、十幾個僕人、幾輛車、幾匹馬罷了，哪能跟我們自己創建功業，稱孤道寡相提並論呢？爲今之計，最好是不送人質，先靜觀曹操的動向和變化。如果曹操能遵守道義，拯救天下，那時我們再歸附也不晚；如果曹操驕縱，圖謀生亂玩火必**，將軍您只要靜待天命即可，爲何要送質於人呢？”周瑜這番話，說到了孫權心裡。孫權的母親也認爲該這樣做，她對孫權說：“公瑾的話有道理，他比你哥哥只小1個月，我一向把他當兒子對待，你該把他當成兄長才是。”孫權便沒給曹操送人質。
孫權每次下賜周瑜，一年到頭都有一百件衣服，當時沒有那個將領能與周瑜相比。對於孫氏，周瑜也說得上忠貞不二。《江表傳》記載，曹操想使周瑜爲自己所用，曾派善於辯說的蔣幹前去遊說周瑜， 周瑜既十分堅決的回絕了蔣幹。天下的士人，因此愈加佩服周瑜。不久黃祖的將領甘寧前來歸降，周瑜和呂蒙一起推薦他，因此受到了孫權的重用。
建安十一年（206年），周瑜率孫瑜等討伐麻、保二屯，斬其首領，俘萬餘人。江夏太守黃祖遣部將鄧龍率數千人進攻柴桑，周瑜率軍反擊，俘虜了鄧龍。
建安十三年（208年）秋天，曹操率軍南侵，佔領荊州，曹操向孫權進逼。大軍壓境之際，孫權本意與曹操一戰，向下詢問計策。然而孫權的大臣們出現了主和、主戰兩派，重臣謀士張昭和秦鬆更是支持投降曹操。於是魯肅勸孫權招回在鄱陽的周瑜。周瑜回到孫權身邊，向孫權分析曹操與孫權兩軍的勝敗關鍵，先是指出：曹軍遠途跋涉，疲憊不堪；天氣寒冷，馬沒有草吃；北方人慣習陸戰不擅水戰，水土不服；馬超、韓遂尚在關西，爲曹操的後患。既而進一步分析了曹軍的實際力量，指出來自中原的曹軍不過十五六萬，而且所得劉表新降的七八萬人，人心並不向曹。孫權感嘆道：“曹操想要廢漢自立很久了，只是忌諱二袁、呂布、劉表和我罷了。現在只留下我，我和曹操勢不兩立，你所說的話甚合我意，這是天把你賜給我了！”
孫權最終下定決心，拔劍砍掉桌子一角，說：“再有敢說投降的人，就像這個桌子一樣！”孫權命周瑜及程普等領三萬人抗曹，途中在赤壁兩軍遇上，曹操軍因有疾病，又不習水性，初戰便敗退，曹操引軍至江北。周瑜便與劉備軍在南岸設營，雙方對峙。周瑜部將黃蓋建議用火計將曹軍打敗，周瑜認爲可行，命黃蓋詐降。曹操果然中計，船艦全被燒燬，曹操北還南郡。
周瑜又與程普進軍南郡，和曹仁隔江相持。兩軍尚未交鋒，周瑜先派甘寧前去佔據夷陵。曹仁分出一部分兵馬包圍了甘寧，甘寧向周瑜告急。周瑜採用了呂蒙的計謀，留下淩統守衛後方，率軍馳援夷陵，大破曹軍於夷陵城下，所殺過半。曹軍乘夜逃走，途經木柴堵塞的險路，無奈，騎馬者皆棄馬徒行。周瑜率兵追趕截擊，獲得戰馬三百匹，軍威大振。周瑜率兵屯駐北岸，約定日期大戰曹仁。周瑜親自騎馬督戰，被飛箭射中右脅，傷勢嚴重，退兵回營。曹仁聞周瑜臥病在牀，親自督帥士兵上陣攻擊吳兵。周瑜奮身而起，巡視各營，激勵將士殺敵，曹仁只好退走。孫權任命周瑜爲偏將軍，兼仁南郡太守，並把下雋、漢昌、州陵三個縣作爲他的奉邑，讓他屯兵於江陵。赤壁之戰後，周瑜向孫權獻計軟禁劉備，直接管理劉備陣營的軍隊部屬，孫權認爲曹操在北方仍需牽制，又認爲劉備恐怕難以控制，所以沒有采納。
建安十五年（210年），孫權批準了周瑜提出征伐益州的方案，但在周瑜趕回駐地江陵，準備出征的路上時得了重病，最終卒於巴丘（今湖南嶽陽），時年三十六歲。孫權聽聞哭泣道：“公瑾有王佐之資，然而壽命短促，我還能依賴什麼呢？”又親自穿上喪服爲周瑜舉哀，感動左右。周瑜的靈柩運回吳郡時，孫權到蕪湖親迎，各項喪葬費用，全由國家支付。孫權稱帝后，對公卿說：“如果沒有公瑾，我是當不上皇帝的。”