2001年F4凭剧集《流星花园》成名，主题曲《
流星雨》
成为其代表作；同年参加综艺节目《ABCDEF4》。2002年周渝民举办了马来西亚第一场槟城签名会，而在吉隆坡的签名会场则吸引逾万人排队索取签名。同年参加综艺节目《流星梦幻乐园》。
2003年F4在第二届MTV亚洲大奖上获得“启发精神大奖”。F4成为美国《福布斯》权力榜上入榜的华籍艺人和组合；美国新闻周刊远赴台来访问，形容F4是制造“亚洲之光”的华人使者。周渝民与言承旭一同到菲律宾首都马尼拉，参与菲律宾电视台ABS-CBN所举办的周年庆典演唱会。同年，还与朱孝天赴泰国拍摄日本的电单车广告。2002至2003年，F4还举办了共计19场的世界巡回演唱会，平均每场观众达3万人。
2005年F4首次在日本发行唱片，创下华语唱片在日本公信榜的最高位置纪录。周渝民还特别获《流星花园》原作者神尾叶子的肯定。在这一年的第40届台湾金钟奖上，周渝民担纲主演的剧集《
战神》获“最受欢迎戏剧节目大奖”。同年
，周渝民在印尼手机票选“最受欢迎亚洲艺人”蝉联两年冠军。
2006年F4接受美国有线电视新闻网访问，成为美国CNN首次专访的亚洲团体。同年，周渝民受日本TBS电视台邀请，担任2006KONAMICUP亚洲职业棒球大赛的开球嘉宾，成为最先踏上东京巨蛋投手丘、亚洲职棒大赛首位邀请担任嘉宾，及日本TBS首次跨国邀请的第一位华人明星。
2007年，周渝民的个人专辑《我不是F4》首周拿下台湾三大销量榜单的冠军。同年，他还获得了莱卡风尚大典的年度台湾男演员大奖。
2008年F4在日本武道馆开唱。在当年的韩国有线电视Mnet发表的“世界美男子一百人”评选中，周渝民在华人中排名最高。2007至2008年，F4担任台湾观光局日韩地区代言人，号召大批日韩旅客来台，成功推动旅游业。
2009年周渝民担纲主演的剧集《
痞子英雄》创下台湾公视廿年来收视纪录，获第44届台湾电视金钟奖十一项提名，周渝民更入围金钟奖最佳男主角，调查发现他获得两岸约
八成观众力挺获奖的支持。同年，周渝民在台湾媒体的票选中，当选“台湾第一帅哥”。又在腾讯星光大典中获港台年度最受欢迎电视偶像剧男演员。
2010年周渝民参与角逐韩国首尔电视节的奖项，高票当选为“台湾地区人气演员”。又在台湾媒体十大明星选拔中获得年度最受欢迎十大明星、年度最受欢迎演员。当年，周渝民主演了北村丰晴执导的电影《
爱你一万年》全台票房破千万，排名2010年全台最卖座国语片第五名。台湾观光局趁势推出“周渝民－台湾观光同乐会”活动，为台湾观光旅游吸引人气。
2011年周渝民连接《
与时尚同居》、《
新天生一对》、《
忠烈杨家将》三部电影。3月，《爱你一万年》入围第六届大阪亚洲电影节（大阪アジアン映画祭），并最终收获最受欢迎大赏（Q客赏）。11月，他担任了第48届台湾金马奖颁奖嘉宾。同年，他还助阵好友萧敬腾北京五棵松演唱会。
2012年周渝民主演了讲述父子亲情的小成本电影《新天生一对》，在中国内地取得5262万的票房成绩，台
湾也取得近四千万新台币的票房成绩。当年，与台湾福隆长达十年的经纪约期满，他决定不再续约，并以独立的身份将自己的经纪约交由银鱼音乐的友人代为打理。
2013年除夕夜，周渝民与F4成员重聚江苏卫视春晚。当年，电影《忠烈杨家将》上映，周渝民在其中饰演沉没寡言、擅长弓箭的古代狙击手杨三郎。同年，他凭借在电视剧《
回家》（彼岸1945）中的表演获得第48届台湾电视金钟奖戏剧类最佳男主角奖。8月，主演爱情电影《回到爱开始的地方》，饰演潇洒帅气的画家许念祖。
2014年主演由杜琪峰执导的爱情电影《
单身男女2》，该片于11月11日上映，首周票房达到1.4亿元
2015年，参演彭顺执导电影《
宅女侦探桂香》。
