周庭伊出生于兰州，自幼对表演和主持就很感兴趣，高中毕业后周庭伊考入了中国传媒大学电视系本科，毕业后顺利成为了多个频道的节目主持人。

2005年，周庭伊以主持人身份出道演艺圈；此后，周庭伊相继担任了香港华娱卫视、上海电影频道、北京卫视等多家电视台的娱乐和综艺节目主持人；同年，周庭伊还出演了个人的首部电影作品 ，她与林心如、汤唯、韩彩英合作出演了中韩合拍的都市言情片《北京之恋》。

2006年，周庭伊又出演了个人的首部电视剧作品，她与周楚楚、姚美伊、严敏求共同出演了女性情感剧《情系半边天》。

2010年，周庭伊在一次访谈类节目中结识了电视剧导演尤小刚并受其提携；在随后与马景涛、邬靖靖、马德钟联袂出演的历史传奇剧《西施秘史》中饰演了高贵端庄且绵里藏针的王后春蝶，周庭伊也凭借此剧将个人的演艺重心正式转向影视领域发展；同年，周庭伊又与俞灏明、石小群、徐箭合作出演了爱情励志剧《8090向前冲》，剧中周庭伊饰演了温柔知性且善解人意的职场白领唐姐；此外，周庭伊还与钟欣桐、陈浩民、王姬共同出演了古装探案剧《大唐女巡按》。

2014年，周庭伊出演了根据古典小说《封神演义》改编的古装神话剧《封神英雄榜2》；同年，周庭伊还与朱雨辰、王力可、王斑合作主演了国内首部反恐特战剧《神鹰反恐特战队》，并在剧中饰演了柔美大度的“软妹子”柳诗文。
2015年参演电视剧反恐特战队