周一良出生於青島，其家族為安徽名門，曾祖周馥曾任兩江總督，祖父周學海、父親周叔弢亦為知名學者、收藏家。周一良少時讀私塾，1930年時進入燕京大學國文專修科，後於輔仁大學、燕京大學研究院就讀，亦在中研院史語所擔任助理研究員。1939年，周一良赴美國深造，入哈佛大學（Harvard University）東亞語文系研究院，專攻東方文化，於1944年取得博士學位。周一良於1946年歸國，於燕京大學、清華大學任教。
中共建政後，周一良在1952年轉至北京大學任課，並加入中國民主同盟，後成為中共黨員。在反右運動及大躍進期間，周一良為配合中共官方意識形態，曾大肆批判過去提拔自己的胡適、陳寅恪等人，因而遭到學界的疏遠，而本人在文革期間也遭到迫害。周一良直到90年代晚期才重獲學界接納，2001年10月23日逝世。留有《東學黨——朝鮮的反封建反帝鬥爭》、《日本明治維新前後的農民運動》、《關於明治維新的幾個問題》、《亞洲各國古代史》等。