2011年4月8日,在2011年全国游泳冠军赛女子4×100米混合泳接力比赛中,周羿霖和
刘晓宇、
赵菁、
王施佳组成的明星六队以4分02秒47的成绩获得冠军。9月24日,在
2011年全国游泳锦标赛女子100米蝶泳决赛中,周羿霖以59秒04的成绩获得季军。
2013年9月5日,在
中华人民共和国第十二届运动会女子100米蝶泳决赛中,周羿霖以58秒18的成绩获得第4名。9月8日,在中华人民共和国第十二届运动会女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分7秒80的成绩获得第4名。11月,在2013年国际泳联短池游泳世界杯系列赛北京站女子100米蝶泳决赛中,周羿霖获得第8名。
2014年5月15日,在2014年全国游泳冠军赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分09秒81的成绩获得亚军。10月14日,在
2014年全国游泳锦标赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖获得亚军。
2015年4月10日,在2015年全国游泳冠军赛女子100米蝶泳决赛中,周羿霖以58秒64的成绩获得季军。4月14日,在2015年全国游泳冠军赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分08秒02的成绩获得冠军。4月15日,在2015年全国游泳冠军赛女子50米蝶泳决赛中,周羿霖以26秒58的成绩获得亚军。8月6日,在
2015年喀山世界游泳锦标赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖获得第8名。9月30日,在2015年国际泳联游泳世界杯系列赛北京站女子50米蝶泳预赛中,周羿霖获得第13名,无缘决赛。
2016年4月7日,在2016年全国游泳冠军赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分06秒56的成绩获得冠军。7月18日,周羿霖入选
2016年里约热内卢奥运会中国体育代表团游泳项目运动员名单。8月11日,在
2016年里约奥运会女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分07秒37的成绩获得第5名。9月9日,在2016年全国游泳锦标赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分08秒74的成绩获得亚军。9月11日,在2016年全国游泳锦标赛女子100米蝶泳决赛中,周羿霖以59秒08的成绩获得冠军。11月17日,在2016年亚洲游泳锦标赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分07秒40的成绩获得冠军。11月18日,在2016年亚洲游泳锦标赛女子50米蝶泳决赛中,周羿霖以26秒53的成绩获得季军。
2017年4月14日,在2017年全国游泳冠军赛女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分07秒36的成绩获得冠军。9月1日,在中华人民共和国第十三届运动会女子100米蝶泳决赛中,周羿霖以57秒41的成绩获得冠军。9月4日,在中华人民共和国第十三届运动会女子200米蝶泳决赛中,周羿霖以2分06秒29的成绩获得亚军。9月7日,在中华人民共和国第十三届运动会女子4×100米混合泳接力决赛中,周羿霖与
陈洁、
贺赟、
艾衍含组成的冀鄂桂陕队以4分00秒75的成绩获得季军。