1997年3月，进入中国科学院发育生物学研究所博士后流动站，并获得获副研究员任职资格。
1999年3月，前往法国国家农业研究中心分子发育生物学部，进行博士后研究工作，并担任项目负责人（-2002年），留学期间受聘担任科技部海外特聘政策专家。
2001年，入选中国科学院百人计划。
2002年12月，从法国留学归国，加入中国科学院动物研究所，担任研究员，博士生导师。
2004年5月，担任计划生育生殖生物学国家重点实验室副主任（至2011年12月）。
2005年，获得国家杰出青年科学基金资助 。2008年6月，中国科学院动物研究所所长助理（至2012年6月）。
2011年12月，担任干细胞与生殖生物学国家重点实验室（原计划生育生殖生物学国家重点实验室）主任。
2012年6月，担任中国科学院动物研究所副所长。
2013年，入选“万人计划”第一批科技创新领军人才 。
2014年，被推选为国际干细胞组织主席。
2015年12月7日，当选中国科学院院士 。
2016年1月，出任中国科学院大学副校长，兼任校学术委员会主任，分管科研工作（至2017年10月） 。6月12日，当选第五届农业转基因生物安全委员会委员。11月在发展中国家科学院第27届院士大会上获得生物学奖 。
2017年7月，出任中国科学院动物研究所所长（试用期一年） 。10月，当选为中国共产党第十九届中央委员会候补委员 。
2018年1月16日，当选发展中国家科学院院士 。
2018年8月当选为第十届中国侨联副主席（兼职）。
现任中国科学院副院长、党组成员，兼任科技创新发展中心主任、北京分院院长、北京干细胞与再生医学研究院理事长。
一只名叫“小小”的iPS小鼠的诞生，宣布了一场革命的胜利，同时以中国人的智慧延续了克隆羊“多利”的传奇，他创造了克隆动物的奇迹，更创造了科研工作的奇迹-动物研究所周琪 。（第十届中国科学院杰出青年颁奖词）
周琪是知名干细胞领域专家，在体细胞重编程新方法创建与调控机制研究、哺乳动物新型干细胞的创建与应用、人类疾病动物模型的建立及干细胞的临床转化研究等方面取得了多项突破性成果，解决了多个关键的、具有重要基础研究和临床应用价值的科学问题，推动了相关领域的发展，为提升中国干细胞研究的国际影响力做出了重要贡献 。（2018年树兰医学奖评）