自從1997年我國(guó)跳水實(shí)行選拔制度后，周義霖等一批有實(shí)力無(wú)名氣的運(yùn)動(dòng)員參加大賽的機(jī)會(huì)多了起來(lái)，尤其是一些成名老將如熊倪等宣布退役，更給了新手們展示自己的空間。此后的一年多時(shí)間里，周義霖不斷在國(guó)內(nèi)外的各種比賽中創(chuàng)出佳績(jī)，開始與世界級(jí)選手薩烏丁抗衡，成為國(guó)際跳壇的一顆耀眼新星。

在1998年舉行的第十三屆曼谷亞運(yùn)會(huì)上，周義霖最后一跳，跳出了89.760的全場(chǎng)最高分，一舉超過(guò)在上一輪還領(lǐng)先自己2分多的世界冠軍余卓成，最后奪得冠軍。

2016年7月18日，中國(guó)跳水隊(duì)里約奧運(yùn)名單公布，周義霖入選。

曾獲得第九屆和第十屆世界杯跳水賽團(tuán)體冠軍、第十三屆亞運(yùn)會(huì)三米板冠軍、第十一屆世界杯跳水賽一米跳板冠軍及男子團(tuán)體冠軍。

在嶄露頭角的同時(shí)，周義霖卻遇到一個(gè)令他無(wú)法回避的問(wèn)題，多年從事跳水運(yùn)動(dòng)使他傷病纏身。1998年他因腰傷發(fā)作而全身僵成弓形，疼痛難忍，而為了參加比賽，他一次就注射兩針封閉。1999年上半年，“懼水癥”又開始向他襲來(lái)，一上跳板就頭暈?zāi)垦�，還曾經(jīng)昏倒過(guò)一次。2000年，自知狀態(tài)不佳的周義霖退出了國(guó)家隊(duì)。