Чжоу Сюнь - одна из четырёх самых популярных актрис нового тысячелетия в Китае наряду с Сюй Цзинлэй, Чжан Цзыи и Чжао Вэй. Является единственной китайской актрисой, в разное время получившей все самые престижные кинопремии Китая в номинации «за лучшую женскую роль» — «Золотой петух», «Сто цветов», «Hong Kong Film Award» (Гонконг) и «Золотая лошадь» (Тайвань). Она также стала первой китайской актрисой, которая была удостоена премии Asian Film Awards в данной номинации.
Чжоу Сюнь родилась 18 октября 1974 года в семье рабочих: её отец был киномехаником, а мать — продавщицей в универмаге. Отец будущей актрисы страстно любил живопись и искусство, поэтому назвал девочку по имени родоначальника современной китайской литературы — Лу Синя. Вопреки чаяниям отца, который мечтал увидеть дочку художницей, маленькая Чжоу не проявляла никакого интереса к рисованию, но зато живо интересовалась танцами и музыкой. В 14 лет она поступила в Чжэцзянский институт искусств по классу хореографии.
Международное признание актрисе принесли роли в картинах «Река Сучжоу» (2000) режиссёра Лоу Е и «Бальзак и маленькая швея-китаяночка» (2002). За главную роль в первой Чжоу Сюнь была удостоена премии в номинации Лучшая актриса на 15-м кинофестивале в Париже. В 2002 году она снялась в телесериале с «Легенда о Героях-стрелках Орла». Серии с её участием сделали сериал одним из самых популярных в Китае на то время.
Чжоу вошла в киноиндустрию Гонконга в 2005 году, когда снялась в музыкальном фильме Питера Чана – «Наверное любовь» («Ru guo Ai»). За эту роль она была награждена, как «Лучшая актриса» на вручении кинопремии в Гонконге, а также получила высокие оценки за игру от кинокритиков. Следующим проектом актрисы был фильм Фэн Сяогана – «Банкет» («The Banquet»), в котором она исполнила второстепенную роль. Затем она снялась в ленте Сьюзи Ау под названием «Мин Мин» («Ming Ming») 2007 года выпуска. За эту роль она получила высокую оценку за игру на международном кинофестивале в Пусане, состоявшемся в Южной Корее. На премьере фильма она представила аудитории собственный музыкальный клип, который стал опенингом к «Мин Мин».
В 2008 году Чжоу Сунь досталась роль в романтическом триллере «Иллюзии Лими» («Li mi de cai xiang»), где она исполнила роль водителя таксомотора, пытающегося найти пропавшего друга. Съёмки фильма проходили в провинции Юньнань. В этом же году она сыграла центральную роль в ленте «Крашенная кожа» («Painted Skin»), ремейке классического сверхъестественного триллера с одноименным названием. Также она снялась в романтической городской комедии «Всё о женщинах» («All about woman»), режиссёром которой был Цуй Харк. В этом же году актриса была выбрана послом Доброй воли программы развития Организации Объединенных Наций (ПРООН) в Китае с особым акцентом на обеспечение экологической устойчивости. Также она была послом «World Expo» в Шанхае.
В 2010 году Чжоу получила премию лауреата от ПРООН по окружающей среде. Она стала первой в мире актрисой, удостоенной такой чести. Чжоу Сунь совместно с Программой развития Организации Объединённых Наций запустила проект «Наша честь», который выпускает советы о сохранении экологии.
В 2011 году Чжоу Сунь подписала контракт на сотрудничество с всемирно известным брендом «Chanel». Главный дизайнер Карл Лагерфельд отметил Чжоу Сунь за её сильное чувство моды, описав актрису, как «синтез молодой Коко Шанель и балетной труппы Жанмер». В 2012 году актриса дебютировала в Голливуде, снявшись в ленте «Облачный атлас» («Cloud Atlas»). Съёмки проходили в Германии.
16 июля 2014 года Чжоу Сунь вышла замуж за американского актёра Арчи Као. Они познакомились на благотворительной акции, проходящей в Ханчжоу (Китай).