周元燊1924年9月1日出生于南漳周湾村，1941年考取在合川的国立第二中学，二中毕业后，保送贵州的国立浙江大学数学系，1954年七月周元燊由杨忠道先生介绍，得伊利诺大学数学系奖学金，赴美留学。1955年七月中国暑期学生会上，得遇芝加哥大学陈省身教授，得蒙指引在伊利诺大学跟机率大师J. L. Doob学习。1958年元月在Doob教授指导下，完成鞅论方面的博士论文。

1958年元月周元燊得博士学位后，留校在电脑中心做博士后研究，跟A. H. Taub教授从事航空力学研究。1959年七月参加纽约I.B.M.研究中心从事图像识别。1960年元月调至纽约城I.B.M. Watson试验室工作。Watson试验室为I.B.M.与哥伦比亚大学合办的，设在哥大校区，负责哥大的应用数学的研究与教学，机率是应用数学，周元燊便在哥大统计系任兼职助教授。周先生自此时起与H. E. Robbins合作，开始机率统计方面研究。1961年周元燊升任为哥大副教授，1962年转至普渡大学，并与Gupta教授结为终身好友。1965年升为教授，1968年再回哥大任教。其间于1967年获选为国际数理统计学会会士（IMS Fellow）。