周鐵虎，不知是何處人，梁朝時南渡到此。語音粗野，體力過人，擅長騎馬用槊，侍奉梁朝河東王蕭譽，以勇敢聞名，蕭譽任命他為府中兵參軍。蕭譽任廣州刺史，以周鐵虎為興寧令。蕭譽遷理湘州事務，又以周鐵虎為臨蒸令。侯景叛亂時，元帝在荊州派大兒子蕭方等代替蕭譽，並且用軍隊統治。蕭譽抗戰，大獲全勝，蕭方等死去，周鐵虎功勞最大，蕭譽很器重他。王僧辯討伐蕭譽，在戰場上擒獲周鐵虎，王僧辯下令把他放在鼎中煮死，周鐵虎呼喊說：「侯景尚未消滅，為什麼殺壯士？」王僧辯認為他的話不平常，於是饒恕了他，把他的部下也歸還給他。
侯景西去後，周鐵虎隨王僧辯打敗任約，俘獲宋子仙，每次打仗都立有戰功。元帝秉承皇帝旨意任命他為仁威將軍、潼州刺史，封他為沌陽縣子，食邑三百戶。
又跟隨王僧辯攻克平定京都，降服謝答仁，在湘州平定陸納。承聖二年(553)，按照前後的戰功，晉爵為侯，增封食邑至五百戶。又任散騎常侍，兼任信義太守，將軍職務不變。高祖翦除王僧辯，周鐵虎率領所部向高祖投降，因而恢復了他原來的職務。
徐嗣徽帶引北齊渡江，周鐵虎在板橋浦打敗敵水軍，繳獲了敵人的全部器械和船隻。又攻打歷陽，襲擊北齊的步兵軍營，全都攻克。徐嗣徽被平定後，紹泰二年(556)，他遷任散騎常侍、嚴威將軍、太子左衛率。
不久跟隨周文育在南江抵禦蕭勃，一直擔任前軍。周文育又命令周鐵虎為偏軍，在苦竹灘襲擊蕭勃的前軍歐陽[危頁]。
又跟隨周文育向西征討王琳，在沌口戰敗，周鐵虎和周文育、侯安都全被王琳擒獲。王琳引見將領們，與他們說話，只有周鐵虎言詞聲調不示屈服，所以王琳把周文育等人全部饒恕，只有周鐵虎被害，時年四十九歲。高祖聽說後，下詔說：「天地間最為寶貴的，是活著，人最重要的是生命。至於獻出生命以保持節氣，效忠皇命報答恩惠，追懷往昔，信用更重要。朝臣周鐵虎勇猛頑強，北討南征，竭盡全力效忠。雖被俘，仍能怒視敵人，忠貞無比。應追任為侍中，護軍將軍，青州、冀州二州刺史，加封食邑一千戶，並送給一部鼓吹，侯銜不變。」天嘉五年(564)，世祖又下詔說：「漢、魏各朝，對功臣猛將都予以表彰，所以功烈才得以長存，世代也因此不朽。周鐵虎臣節鮮明，被俘入敵壘，也能正色於敵庭，臨死不屈，可欽可敬。應該厚葬追悼，可配享高祖廟庭。」其子周瑜襲封。