2004年10月，出演作家海巖的監(jiān)獄題材劇《深牢大獄》，飾男一號(hào)劉川。

2005年11月，周一圍參演全景式反映滇西抗戰(zhàn)劇《滇西往事》，飾英勇無(wú)畏的碟報(bào)人員章子雄 。

2006年6月，在趙薇主演的情感劇《謝謝你曾經(jīng)愛(ài)過(guò)我》中飾侯志杰 ；周一圍在都市愛(ài)情倫理片《真情無(wú)限之繼母》中的李大宇。

2007年1月22日，在北京保利劇院落幕的“2006娛樂(lè)大典”上，周一圍獲得了“電視劇年度最佳新人獎(jiǎng)”；5月，與楊若兮、修宗迪領(lǐng)銜主演國(guó)內(nèi)第一部全面反映樓市商戰(zhàn)的《樓王之謎》，飾演具有雙重性格的復(fù)仇者童瞳 ；9月，周一圍在描寫(xiě)上個(gè)世紀(jì)80年代那一段青蔥歲月的懷舊故事《空巷子》中飾熱忱自信的陳大明。

2009年3月，在歐陽(yáng)震華主演的古裝神話劇《天師鐘馗》中飾潘文杰；4月，與田中裕子、殷桃聯(lián)袂主演清宮戲《蒼穹之昴》，周一圍在劇中飾演人格完美的梁文秀 ；同年，主演人物歷史劇《孔子春秋》，飾孔子的徒弟子貢。

2010年7月，與林心如、李依曉共同參演都市情感劇《獨(dú)家披露》，飾祝五一；8月，出演建黨90周年獻(xiàn)禮影片《建黨偉業(yè)》，飾愛(ài)新覺(jué)羅.載灃；9月，參與穆德遠(yuǎn)執(zhí)導(dǎo)的紅色獻(xiàn)禮劇《中國(guó)1921》的拍攝，飾邵飄萍；11月，周一圍在建黨九十周年獻(xiàn)禮影片《湘江北去》中出演學(xué)者胡適；同年，周一圍主演公益電影《盲人電影院》，扮演了剛畢業(yè)的大學(xué)生陳語(yǔ)。

2012年4月，在黃力加執(zhí)導(dǎo)的都市家庭劇《妯娌的三國(guó)時(shí)代》中飾戴寧；8月，出演了譚朗昌執(zhí)導(dǎo)的都市情感劇《戀愛(ài)的那點(diǎn)事兒》，塑造了溫暖癡情不吝付出的“螢火男”竇楠一角；11月，參與由周渝民、劉詩(shī)詩(shī)共同主演的愛(ài)情電影《回到愛(ài)開(kāi)始的地方》，在片中塑造了高富帥好男人程志遠(yuǎn)；與馬蘇共同主演年代懸疑電視劇《烈焰》，飾演刑濤桀驁不馴、做事果斷的邢濤。2011年2月，參演林心如工作室出品的古裝宮廷戲《傾世皇妃》，周一圍飾演柴榮王子 ；5月，搭檔楊若兮、楊童舒聯(lián)袂主演兵團(tuán)情感戲《像兄妹一樣手拉手》，飾演宣傳干事賈正軍 ；6月，參演了辛亥革命一百周年獻(xiàn)禮影片《國(guó)父孫中山》，在該片中挑戰(zhàn)“革命反派”陳炯明；10月，拍攝了由劉偉強(qiáng)導(dǎo)演、陳可辛監(jiān)制的武俠電影《血滴子》，飾殺手布喀；11月，客串都市勵(lì)志劇《囧人的幸福生活》，周一圍飾文杰；12月，拍攝以民國(guó)時(shí)期棗莊煤礦為基本背景的歷史劇《獨(dú)有英雄》，塑造了從角兒向?qū)崢I(yè)救國(guó)的企業(yè)家蛻變的馬玉郎。

2013年2月，主演了李云亮執(zhí)導(dǎo)的改編自網(wǎng)絡(luò)軍事作品的《遍地狼煙》，周一圍飾中衫正；6月，在路陽(yáng)執(zhí)導(dǎo)的浪漫武俠電影《繡春刀》，周一圍飾丁修；同年，與張鐸、朱丹、黃小蕾共同出演內(nèi)地首部律政作品《金牌律師》，周一圍飾演的“痞子律師”蘇東 。

2015年1月，主演傅東育執(zhí)導(dǎo)的歷史傳奇劇《少林問(wèn)道》，飾演總督之子程聞道。同年，參演由曹盾執(zhí)導(dǎo)的東方魔幻史詩(shī)巨制《九州·海上牧云記》，飾演碩風(fēng)和葉。

2016年12月，參演的電影《你好，瘋子》和電影《少年》上映。

2017年6月16日，其主演的影片《我不是藥神》舉行關(guān)機(jī)發(fā)布會(huì)。7月，拍攝根據(jù)付遙同名小說(shuō)改編的國(guó)內(nèi)首部互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)題材電視劇《創(chuàng)業(yè)時(shí)代》，飾演另一位創(chuàng)業(yè)者羅維；18日，拍攝原創(chuàng)文化探秘節(jié)目《七十二層奇樓》；8月11日，參演的電影《鮫珠傳》上映。11月11日，參加綜藝節(jié)目《演員的誕生》；同年參演電視劇《長(zhǎng)安十二時(shí)辰》；12月23日，亮相《快樂(lè)大本營(yíng)》。

2018年1月6日，參加《聲臨其境》。1月23日，擔(dān)任《歡樂(lè)中國(guó)人》第二季中國(guó)故事講述人。2月1日，擔(dān)任《星星美人魚(yú)》節(jié)目的臨時(shí)館長(zhǎng)。2月2日，參加《王牌對(duì)王牌3》。2月27日，參演的電視劇《帝凰業(yè)》開(kāi)機(jī)。3月10日，參加綜藝節(jié)目《快樂(lè)大本營(yíng)》。5月，由周一圍監(jiān)制的短片《媽媽都是膽小鬼》上映。6月16日，出席第21屆上海國(guó)際電影節(jié)開(kāi)幕式。7月5日，主演的電影《我不是藥神》上映。

2018年6月9日，參加2018年“全國(guó)兒童食品安全守護(hù)行動(dòng)”第二屆“食品安全 共同守護(hù)”主題論壇并被授予愛(ài)心大使稱(chēng)號(hào)。

2013年6月25日，和朱丹手牽著手依偎纏綿軋馬路，戀情曝光 。

2017年，朱丹與相愛(ài)四年的周一圍領(lǐng)證結(jié)婚，并確認(rèn)懷孕；同年9月28日，朱丹在微博曬出一張嬰兒小腳丫照，宣布女兒降生。