1997年，周伟从中央戏剧学院毕业。2000年，担任剧情电影《
幸福时光》的助理导演，该片由
张艺谋执导。2001年，担任剧情电影《
十七岁的单车》 的助理导演。2002年，担任助理导演的武侠电影《
英雄》上映。
2003年，担任动作电影《
杀死比尔》的助理导演；同年，担任剧情电影《玉观音》的执行导演。2004年，执导由
邱泽、
郭芯其、
张勋杰联合主演的运动励志剧《
篮球部落》，该剧获得第10届精神文明建设“五个一工程”优秀作品奖。
2005年，执导由
浦蒲、
常蓝天合作主演的青春电影《篮球宝贝》 ，该片获得第7届数字电影百合奖最佳影片奖、第9届共青团精神文明建设“五个一工程”奖优秀文化作品奖。2006年，担任喜剧电影《
绿帽子》 的执行导演。
2007年4月19日，由其执导的爱情电影《
离别也是爱》上映，影片讲述了一位名叫胡燕的女孩为了给男友治病，而在酒吧驻唱赚钱的感人爱情故事，入围上海国际电视节白玉兰奖竞赛单元、第14届北京大学生电影节最佳电视电影影片奖；同年，执导由
林晓凡、
段博文、
王希维联袂主演的青春电影《
男孩都想有辆车》，该片入围第13届华表奖最佳儿童电影奖，获得第9届数字电影百合奖最佳儿童电影奖；9月1日，由其执导的剧情电影《
镖行天下之深宅大院》上映，该片是《镖行天下》系列影片中的第三部；随后，由其执导的剧情电影《
棋王和他的儿子》上映，该片由
孙松、
王成阳、孟海燕联合主演，获得第26届金鸡奖最佳数字电影奖、第8届数字电影百合奖优秀影片奖，他凭借该片获得第8届数字电影百合奖优秀导演奖。
2008年，执导由
王景春、
邱林、
姜彤联合主演的剧情电影《
不许抢劫》，该片获得第3届华语青年导演论坛观摩周入选作品；同年，由其执导的犯罪电影《
无法结局》上映 ，该片获得第9届数字电影百合奖最佳影片奖；随后，由其执导的剧情电影《
独当一面》上映。
2009年，执导由
赵阳、王景春共同主演的犯罪电影《
疯狂的玫瑰》，该片获得第10届数字电影百合奖最佳电影奖，他凭借该片获得第10届数字电影百合奖优秀导演奖；随后，执导励志电影《
我要飞翔》，该片入围第10届电影频道数字电影百合奖25部优秀数字电影。
2010年，执导由
孙敏、杨华共同主演的犯罪电影《
守望者》，该片获得第11届数字电影百合奖优秀影片奖、第11届金盾文化工程奖金盾影视奖。2011年，执导剧情电影《
琴动我心》，该片讲述了一个曾经破碎的家庭，一对矛盾重重的父女，在经历了一系列坎坷之后，重归于好的故事，获得美国圣地亚哥国际儿童电影节最佳家庭电影奖。
2012年，执导医疗卫生事业公益电影《
横山号》，该片讲述了中国流动医院在边疆偏远远地区开展医疗救助服务的故事；同年，执导由
贺丹丹主演的剧情电影《
骡子的一万米》，该片获得第13届数字电影百合奖优秀儿童片奖。
2013年，执导以民国时期的一代宗师卜恩富先生为主人公的动作电影《
宗师卜六》，该片入围第9届中美电影节；同年，担任战争电影《血战松山》的导演；随后，由其执导的战争电影《成成烽火之骑兵第一师》上映，该片是“成成烽火系列”的最后一部。
2014年，执导由
喻恩泰、
谭卓合作主演的爱情喜剧电影《
李可乐寻人记》；同年，执导由
曹卫宇、
亓航共同主演的励志电影《
强者》。2015年12月11日，由其执导的都市喜剧电影《
擦枪走火》上映，该片由喻恩泰、
倪虹洁、
赵文琪联合主演；同年，执导由
郭晓峰、
王翊丹共同主演的警匪动作电影《
弥天之谎》，该片获得第13届金盾文化工程优秀作品奖；同年，执导由
郭家铭、
艾晓琪搭档主演的剧情电影《
与你同行》。
在电影《棋王和他的儿子》中，在保证情感真实的前提下，影片不拘泥于生活真实，追求写意和飞扬的气质。镜头语言的运用表现出导演周伟对影片风格的掌控力：首先，武侠片元素的运用以及场面调度使影片节奏较为欢快，吸引观众眼球。其中，武侠片元素具体表现在对体现人物外貌和性格特征的道具、眼神等大特写、快速剪辑以及音乐音效的剪辑上。导演以往的影片中，大量运用推、拉、摇、移等运动镜头，该片也不例外（《当代电影》评）。
周伟的影片除了有悬念之外，还具有很强的喜剧性因素。这一方面体现在喜剧人物的设置，如电影《篮球宝贝》里贪吃爱玩、娇憨怕事的胡默默和电影《棋王和他的儿子》里不务正业，很能“混”的董佳。他们的台词、动作和神情等都给人一种忍俊不禁的感觉。除此之外，影片还通过一些喜剧性段落，甚至小噱头来达到喜剧性效果。而且，周伟偏爱大团圆式的结局，通过片中人物欲望的实现来满足观众的观影需求。他坚信生活永远是美好的，要在影片中追求一种积极、阳光的感觉，所以他的影片才无一例外都采取了大团圆结局。他一直追求用一种不说教的方式让观众接受影片的价值观，把励志主题巧妙融入到跌宕起伏、张弛有度的情节当中，使得观众在轻轻松松的观影过程中潜移默化地接受影片所传递的信息。在他的影片里，友谊、爱情、真诚、团结、奋斗等都能得到体现，基调始终是昂扬向上的（《当代电影》评）。