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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）
