周佛海，原名明繁，1897年5月29日出生在湖南沅陵楊樹井村。他的父親出身舉人，在世時曾辦有私塾，為此周佛海從小就受到了文學的熏陶。
1912年，周佛海考入縣立高等小學學習，一年後轉到兌澤中學，後又到沅陵縣立中學學習。中學時代的周佛海受先進老師的影響，接受新思想的熏陶，萌發了以天下為己任的政治抱負。1917年，他在學校校長、老師、同學和家人的資助下，奔赴日本留學。此次離鄉後，他再也沒有回過家鄉。
周佛海抵達東京，安頓好生活後，便開始補習日文、複習功課，報考東京第一高等學校。進入東京第一高等學校學習後，他更加刻苦學習，閱讀大量進步書籍和報刊。一年後，他從東京第一高等學校預科班畢業，來到鹿兒島第七高等學校讀書。
五四運動爆發後，周佛海對馬克思主義產生了濃厚的興趣，開始向國內一些比較知名的進步書刊發表文章。雖然他人在日本，但在國內卻小有名氣。
1920年夏天，周佛海利用暑假時間途經上海，準備回鄉探親。結果，湖南正在進行“驅張運動”，局勢比較混亂。索性，他暫時留在了上海。期間，陳獨秀托人約見他，並與他商談了在上海發起共產黨小組的相關事情。他表示讚同成立中國共產黨，並願意加入該組織。後來，由於學校要開學，他又回到了日本鹿兒島。回到日本後，他與在上海參與過發起共產黨早期組織的施存統一起建立了旅日共產黨早期組織。
1921年，周佛海代表旅日共產黨小組參加在上海召開的中國共產黨第一次全國代表大會。會議決定，在陳獨秀未到任之前，由周佛海擔任臨時代理書記一職。中共“一大”結束後，他參加了中國勞動組合書記部的工作，並到各地挑選參加遠東各國共產黨及民族革命團體第一次代表大會的人選。返回上海時，正值學校開學時間，且陳獨秀已返滬，周佛海便又回鹿兒島去了。返回日本後，他實際上與黨組織脫離了關係，不再從事黨的任何工作。
1923年，周佛海畢業回國。不久，他應邀來到廣州出任國民黨中央宣傳部秘書，同時兼任廣東大學教授。隨著地位的變化，他與黨的離心傾向日益加重，並散布對黨的不滿情緒。中共廣州支部負責人對他進行了耐心批評和教育，幫助他認識錯誤。但他毫無悔改之意，後來竟公開聲明與共產黨脫離關係。中共中央為純潔黨的組織，準其1924年脫黨。從此，周佛海走向了反共反人民的道路，成為國民黨右派營壘中的幹將和蔣介石的心腹，宣稱自己要做一個“國民黨忠實黨員”，叫嚷“攻擊共產黨，是我的責任，是我的義務”。
抗戰爆發後，他與汪精衛站在了一條戰線，投敵叛國，曆任汪偽政府警政部部長、行政院副院長兼財政部部長、上海市市長等，淪為賣國求榮的大漢奸。日本帝國主義投降後，國民黨接收了上海、南京等地，周佛海失去了利用價值。1946年，他被押到南京，接受南京高等法院第一法庭的公審。11月7日，法庭以投敵叛國的罪名判處其死刑。後來，在其妻多方奔走後，蔣介石免除他的死刑，改為無期徒刑。
1948年2月28日，周佛海病死在獄中。