Fue el quinto hijo del ingeniero civil Zhou Fengjiu, y hermano menor del bioquímico genético chino Zhou Guangyu.
Zhou volvió a China en 1960, donde trabajó en el programa chino de armas nucleares, llegando a ser director del Instituto de Investigaciones Nucleares de Armas.
Visitó por primera vez los Estados Unidos en 1979.
En la década de 1980 pasó un tiempo como investigador visitante en el Instituto Politécnico de Virginia y en la Organización Europea para la Investigación Nuclear en Suiza.
El asteroide (3462) Zhouguangzhao se nombra en su honor.