李周，字通理，邢州内丘人，是唐潞州节度使李抱真的后代。曾祖父李融、祖父李毅、父亲李矩，都不曾入仕做官。李周十六岁时，担任内丘捕贼将，以豪侠仗义自诩。当时河朔群盗充斥，南北交战，没有援助的来往旅客不敢外出郡府州邑。有个名叫卢岳的士人，家住太原，带着妻子儿女和箱子口袋住在客馆，进退都没有保障，只与自己的亲人相对流泪，李周怜悯他，请让帮助他们送他们回去。行经西山中，有强盗夜晚在山坡林间守候他们，射击卢岳，射中了他的乘马。李周大吼道“：你们是谁呢？”强盗听出了他的声音，相互说：“李周到这里了。”马上散开逃走。卢岳保全了他的行装，完好地抵达家中。李周将要辞别回去，卢岳对李周说：“我明了历数相术，善于看相卜卦，你有奇特的仪表，方脸高鼻，眉毛眼睛明朗，身长七尺，这乃是将相的身材。河东李氏将要拥有天下，你应该去事奉他，以求取功名富贵。”李周以母亲年老推辞而回。
不久梁将葛从周攻取邢、氵名两州，唐武皇率兵南下，在青山口构筑营垒。李周不知投靠谁好，因想到卢岳的话，便去投奔青山寨将领张污落，唐武皇奖赏他，补任他为万胜黄头军使。武皇平定云州，庄宗攻战柏乡，李周都有功劳，被提升为匡霸军都指挥使。庄宗进入魏地，李周率军屯守临河、杨刘，所到之地与士兵同甘共苦。李周尤长于守护城池，一天因他奔赴母亲的丧事，由其他将领代替防守，他走后，那座城池就将被攻陷，庄宗连忙派人前去追赶李周，让他穿着丧服守城。庄宗北征，李周与宦官焦彦宾留守杨刘城，梁将王彦章率领几万军队前来进攻。李周日夜登城，亲身抵挡飞箭流石，并派人快马禀告庄宗，请求百里兼程，以解危难，庄宗说：“李周在城中，我担心什么！”便每天只走六十里路，仍不停止田猎，到达的时候，将士断绝粮食已经三天了。等到围困解开，庄宗对李周说：“如果没有你多次阻击的功劳，恐怕各位都被梁军俘虏了。”
同光年间，历任相、蔡二州刺史，蜀地平定后，被任为西川节度副使。天成二年(927)春节，迁任遂州两使留后，不久正式授任节度使，不多时，辞官回朝。三年(928)秋天，外出担任..州节度使，碰上庆州刺史窦廷琬据城违抗皇命，李周奉命讨伐平定他。长兴、清泰年间，历镇徐、安、雍、汴四州，所到的地方没有苛政，老百姓都安居乐业。
晋高祖夺取天下后，李周再次镇守..州，累官至检校太师、兼侍中。到免镇职回朝，逢上少帝临幸澶渊，因李周是历朝老臣，便命他为东京留守。少帝回京时，拜为开封尹。到染上疾病时，梦见焚烧旌旗铠甲，因此而独自感慨嗟叹，上章请求退职，不久在官府去世，时年七十四岁。诏令追赠太师，陪葬在后唐明宗徽陵的北面。