1901年入私塾啟蒙讀書，1912年考入長沙師范學(xué)校第四班。

1924年，軍閥混戰(zhàn)，革命風(fēng)潮漸起。受之影響，周獨赴廣東，考入黃埔陸軍軍官學(xué)校第五期政治科學(xué)習(xí)。1927年畢業(yè)前由倪憬介紹加入中國共產(chǎn)黨。

周茂僧畢業(yè)后，擔任黃埔陸軍軍官學(xué)校武漢分校第八隊政治指導(dǎo)員。寧漢分裂后，武漢分校改編為中央獨立師。其擔任連指導(dǎo)員，隨部隊參加了賀勝橋、峯口等戰(zhàn)斗。8月，該師在江西九江被張發(fā)奎部隊繳械，人員到南昌集中后赴粵。其因身體原因，申請赴武漢休養(yǎng)，得到批準。到達武漢后，時值武漢正處于血雨腥風(fēng)的反革命高潮之中，中共黨組織已轉(zhuǎn)移，沒有取得聯(lián)系。不得已，只得回到長沙家中。

1928年，周經(jīng)岳父介紹到湖南省政府民政廳任科員，后任英家祠堂小學(xué)教員。在此期間，其岳父任長沙市公安局秘書時，發(fā)現(xiàn)逮捕名單中有周的名字，遂透出消息，勸其自首。其母聞訊后，亦多次來長沙以死相脅。因此，周同意岳父代為辦理自首手續(xù)，脫離中共黨組織。

1930年，周被黃埔四期同學(xué)召入南京集中受訓(xùn)，次年考入中央軍校政訓(xùn)班，一年后畢業(yè)，其間集體加入復(fù)興社。畢業(yè)后歷任華北抗日宣傳隊隊長、第二十九軍三十七師政訓(xùn)主任、交通研究所教務(wù)組副組長、復(fù)興社軍事交通區(qū)助理書記、軍委會第六部組員、第一〇九師通信主任、西南游擊干部培訓(xùn)班駐渝辦事處主任兼第三十二集團軍總司令部駐渝辦事處處長等職。1946年申請退出現(xiàn)役，被授予陸軍少將軍銜。

1946年，周回到長沙，在長沙閑居的日子里，與堂弟共產(chǎn)黨員周竹安頻繁接觸。1947年底赴上海，由周竹安介紹認識了中共黨員吳克堅，并在吳的領(lǐng)導(dǎo)下從事地下工作。收集國民黨秘密組織名單、內(nèi)部情況和機密情報，并及時向中共黨組織報告。

1949年2月，周因在上海的身份受到懷疑而回到長沙。5月，吳克堅指派周竹安在長沙建立秘密電臺進行策反工作。周茂僧作為骨干成員之一，負責(zé)收集情報兼譯電員工作，將程潛、陳明仁的情況，白崇禧部的軍事布局以及中共中央的指示及時進行了聯(lián)絡(luò)通報，受到李克農(nóng)的嘉獎。其還利用特殊身份，取得了李默庵處步槍200枝、程元（程潛之子）處步槍170枝，協(xié)助中共地下黨組織組建了地下武裝。

1950年，周任湖南省人民政府參事室參事，1958年9月被劃為右派。1961年12月撤銷右派決定，1979年3月平反，恢復(fù)名譽。