1931年夏天，一位在芝加哥大学得到博士学位后又去普林斯顿工作一年的中国数学家，劝周炜良到普林斯顿去，或者去德国的格丁根大学——那时的世界数学中心.于是在1932年10月，周炜良带着研究数学的模糊想法去了格丁根.补了半年的德文后，希特勒法西斯上台，格丁根衰落了.周炜良在芝加哥时曾读过B.L.范·德·瓦尔登(VanderWaerden)写的《代数学》(Algebra)，十分欣赏，于是转到莱比锡大学随范·德·瓦尔登研究代数几何，这是1933年夏天的事.次年夏天，周炜良到汉堡渡暑假，遇到维克特(MargotVictor)小姐，成为好友.周炜良滞留汉堡大学，随数学家E.阿丁(Artin)听课.直至1936年初才回到莱比锡，在范·德·瓦尔登指导下完成博士论文，并和维克特完婚.婚礼上，正在汉堡大学留学的陈省身是唯一的中国宾客.

周炜良成家立业之后，遂返回上海，在南京的中央大学任数学教授.一年后，抗日战争爆发，不得已留在上海.周炜良的岳父在德国曾有很好的工作，由于希特勒的种族迫害而流亡上海，几乎身无分文.这时的周炜良必须自立挣钱，供养太太、两个孩子，以及岳父母.

抗日战争胜利后，周炜良计划经营进出口贸易.大约在1946年春天，陈省身从美国返回上海.他力劝周炜良重返数学研究，并留下许多战时发表的论文，特别是O.扎里斯基(Zariski)和A.韦伊(Weil)的论文预引本.周炜良虽然离开数学已近10年之久，但他终于作出了他一生中最重要的决定：回到数学领域.

由于陈省身写信给普林斯顿的S.莱夫谢茨(Lefschetz)作了推荐，周炜良在上海同济大学短期任教之后，便于1947年春天到达普林斯顿.他在那里做了一些相当好的工作.次年，范·德·瓦尔登访问位于美国马里兰州的约翰·霍普金斯大学，周炜良去看他，恰好该校有一个教职的空缺，周炜良遂应聘到那里就任副教授.1950年升任正教授.当年，战后首次恢复的国际数学家大会在美国举行，周炜良作为该校的正式代表与会，会后曾在哈佛大学短期讲学.1955年再度去普林斯顿进行访问研究，返回霍普金斯大学之后就任数学系主任，前后达11年之久(1955—1966).1959年，他当选为台北中央研究院院士.1977年，周炜良退休，成为霍普金斯大学的荣退教授.

周炜良把毕生精力奉献给代数几何的研究，成为20世纪代数几何学领域的主要人物之一，以周炜良名字命名的数学名词，仅在日本《岩波数学词典》里就收有7个.回顾20世纪中国数学的历史，能在世界数坛上留下痕迹的华人数学家并不多，周炜良是其中杰出的一位.