周美不久就提升为军侯，被调往陕西戍边。参加过对西夏军的方渠县（今甘肃环县）、九井原、乌仑（福海县）等战斗，表现勇敢，大败敌军，因功升任天武军都虞侯。宋仁宗
康定元年（1040年）正月，爆发宋夏
三川口之战，宋军大败，震惊朝野。宋廷改派
夏竦为陕西经略安抚招讨使。夏竦认为周美在对西夏作战中，表现出有勇有谋的素质，很赏识他，提升他担任
供备库使、延州兵马都监。期间，周美向陕西经略安抚招讨副使、知延州
范仲淹请准，修复曾被夏军攻占的延州门户金明寨（今陕西
安塞县）。他说：“夏人新得志，其势必复来。金明当边冲，我之蔽也；今不亟完，将遂失之。”果然，当金明寨刚修好不久，夏军数万人马就来抢夺该寨。周美领2000宋军迎战，因敌众我寡，又没有后援部队的支持，周美两次巧布疑兵，吓退夏军，守住了战略要塞金明寨，因功加
文思使，升任知
保定军。但被鹿阝延都总管、缘边经略使
庞籍挽留，改任陕西东路都巡检使。
宋庆历年间，周美在与夏军作战中，总是自愿找硬仗打，并能以弱制强，以少胜多。他常说：“兵常以寡击众，何自怯也！”宋庆历二年（1042年）四月，夏军侵占宋朝控制的承平寨（今陕西子洲南），宋洛苑副使、知环州
种世衡，命令部将们各带3天口粮，直捣敌穴，夺回失地。周美劝说：“彼知吾来，必设伏待我，不如间道掩其不意。”种世衡不听。只有周美一军从山中小道悄悄逼近敌人，未被发现，并在芙蓉谷、拓跋谷，出其不意，突然发起进攻，大败夏军。世衡和其他各军都无功而返。这一仗，周美独建奇功，再升为右骐驎使。庞籍、范仲淹都夸周美是将帅之才，一致保举他升任鹿阝延路
兵马都监、贺州刺史。以后，周美又于
无定河战斗中打败夏军，并乘胜追至
绥州，杀党项酋豪，焚其庐帐，并筑龙口平寨。他的军事才干和忠勇精神被朝廷发现之后，便受到特别重用而步步升迁，先后担任过：鹿阝延路钤辖、副总管、龙神卫四厢都指挥使、
陵州团练使、步军副都指挥使、遂州观察使、鹿阝延路副都总管、耀州观察使、马军副都指挥使等许多高级军职，侍卫亲军马军殿前都虞侯的特殊要职。在宋夏对抗的年代中，宋廷软弱，边将受屈，战多失利，人民得不到保护而流离失所。只有周美率领的一支精兵，前后与夏军发生大小战斗10余次，共扫平敌帐220多座，招引蕃部内附达11族，收复和修建城堡甚多，屡立战功，被边民称为战无不胜的常胜将军，令夏军闻之丧胆。由于周美立功多，打胜仗多，所以他得到的各种奖赏也多，但他把所有赏金都如数分发给部队官兵。逝后，“家无余资”，只有满身的伤疤。被宋廷追赠为忠武军节度使，谥“忠毅”。
周美，字之纯，灵州回乐人。少隶朔方军，以材武称。赵保吉陷灵州，美弃其族，间走归京师，天子召见，隶禁军。契丹犯边，真宗幸澶州，御城北门，美慷慨自陈，愿假数骑缚契丹将至阙下，帝壮之，常令宿卫。
天圣初，李德明部落寇平凉方渠县，美以
军候戍边，与州将追战，破之于九井原、乌仑河，斩首甚众。累迁天武都虞候。元昊反，陕西用兵，经略使夏竦荐其材，擢供备库使、延州兵马都监。夏人既破金明诸砦，美请于经略使范仲淹曰：“夏人新得志，其势必复来。金明当边冲，我之蔽也，今不亟完，将遂失之。”仲淹因属美复城如故。数日贼果来，其众数万薄金明，阵于延安城北三十里。美领众二千力战，抵暮，援兵不至，乃徙军山北，多设疑兵。夏人望见，以为救至，即引去。既而复出艾蒿砦，遂至郭北平，夜斗不解。美率众使人持一炬从间道上山，益张旗帜，四面大噪，贼惧走。获牛羊、橐驼、铠甲数千计，遂募兵筑万安城而还。敌复寇金明，美引兵由虞家堡并北山而下，敌即引却。迁文思使，徙知保定军。经略使庞籍表留之，改东路都巡检使。败敌于金汤城，焚其族部二十一。
元昊大入，据承平砦。诸将会兵议攻讨，洛苑副使种世衡请赍三日粮直捣敌穴。美曰：“彼知吾来，必设伏待我。不如间道掩其不意。”世衡不听。美独以兵西出芙蓉谷，大破敌。世衡等果无功。未几，敌复略土塠砦，美迎击于野家店，追北至拓跋谷，大败其众。以功迁右骐骥使。军还，筑栅于葱梅官道谷，以据敌路。令士卒益种营田，而收谷六千斛。复率众繇厅子部西济大理河，屠札万多移二百帐，焚其积聚以归。籍、仲淹交荐之，除鄜延路兵马都监，迁贺州刺史。
初，美自灵武来，上其所服精甲，诏藏军器库。至是，加饰黄金，遣使即军中赐之。又破敌于无定河，乘胜至绥州，杀其酋豪，焚庐帐，获牛马、羊驼、器械三百计，因城龙口平砦。敌以精骑数千来袭，美从百余骑驰击破之。加本路钤辖，遂为副总管。迁龙神卫四厢都指挥使、通州刺史；进捧日、天武四厢都指挥使，陵州团练使。
庆历中，又城清水、安定、黑水、佛堂、北横山、乾谷、土明、柳谷、雕巢、卢儿、原安砦十一堡。安定之役，谍报敌数万将大至，经略使遣管勾机宜楚建中分诸将兵，趣城黑水以待。诸将惮敌且至，不肯与兵。美曰：“兵常以寡击众，何自怯也。”卒以兵二千与建中，而敌亦引去。每边书至，诸将各择便利，独美未尝辞难，然所向辄克，诸将以此服之。历侍卫亲军马军殿前都虞候、眉州防御使、步军副都指挥使、遂州观察使、鄜延副都总管。召还，授耀州观察使，又进马军副都指挥使。卒，赠忠武军节度使，谥忠毅。
自陕西用兵，诸将多不利，美前后十余战，平族帐二百，焚二十一，招种落内附者十一族，复城堡甚多。在军中所得禄赐，多分其戏下，有余，悉飨劳之。及死，家无余赀。子蚤卒，以孙永清为子，官至引进副使。