周永康是江蘇無錫人，1942年12月出生，1961年進入中國石油大學前身的北京石油學院就讀，1964年加入中國共產黨，1966年畢業，翌年被派往東北大慶油田工作，正式踏入大陸石油系統。
1970年正值文化大革命，中國大陸當局動輒發起大舉探勘、採油的「石油會戰」。當年，周永康被派往參加「遼河石油會戰」，並在遼河長期工作，從技術員升為黨支部書記、大隊長，以及探勘局處長、副局長、局長兼黨委副書記等職。
1983年，擔任遼河石油探勘局長的周永康，被指派兼任中共遼寧省盤錦市委副書記及盤錦市長，開啟了他的政壇之路；1985年，年僅43歲的周永康升任大陸石油工業部副部長，從此離開東北轉任中央，手中握有的資源頓時大增。
1988年，石油工業部改制為中國石油天然氣總公司，周永康平行轉任副總經理長達8年，逐步建立自己的人脈，其中包括與中共前總書記江澤民的關係，以及被認為隨之而來的龐大「金脈」，更奠定他日後得以晉升中共政治局常委的基礎。
周永康在1996年登上中石油總經理大位，一手掌控中石油這個大陸國企中的肥單位，集權、錢於一身，也成為整個大陸國企系統的要角。
果然，1998年大陸國務院新成立國土資源部，身為國王人馬的周永康，即出任首任部長，掌管著比石油更多的資源。
資源、人脈相滾，轉入政壇的周永康平步青雲，當上部長才1年就轉任中共四川省委書記，成為一方諸侯；2002年11月中共16大，胡錦濤接任總書記，周永康則躍升政治局委員及書記處排名第3的書記，黨內地位大幅提升。
同年12月，周永康進一步接任公安部長，並兼任中共政法委副書記及武警第一政委，開始涉足公安體系，成為掌管大陸安全系統的要角之一；2003年3月，周永康更升任國務委員，且仍兼公安部長，角色更顯重要。
2007年10月中共17大，周永康晉升為政治局常委，且接任政法委書記，不但進入中共權力核心，且成為大陸安全系統的最高負責人，權勢如日中天。在他治下，大陸維穩費用節節上升，侵害人權問題也引外界批評。
2012年3月大陸全國人民代表大會、中國人民政治協商會議全國委員會會議「兩會」過後，周永康執意支持中共前重慶市委書記薄熙來，與中共中央唱反調的傳言不脛而走，甚至傳出周永康企圖政變，以及遭中共中央調查及交出權力等消息，但均未獲得任何證實。
2012年11月中共18大後，周永康隨著中共領導換屆卸下所有黨職。即使如此，不少媒體仍報導，他已成為中共內部鎖定的貪腐「大老虎」。
2013年7月29日，「鑒於周永康涉嫌嚴重違紀」，中共中央紀律檢查委員會立案審查周永康。
2014年12月5日，中共中央政治局會議審議並通過中共中央紀律檢查委員會的審查報告，決定開除前中央政治局常委周永康的黨籍，並對周永康涉嫌犯罪問題移交司法機關處理。
官方新華社報導，「經查，周永康嚴重違反黨的政治紀律、組織紀律、保密紀律；利用職務便利為多人謀取非法利益，直接或透過家人收受巨額賄賂；濫用職權幫助親屬、情婦、朋友從事經營活動獲取巨額利益，造成國有資產重大損失；洩露黨和國家機密；嚴重違反廉潔自律規定，本人及親屬收受他人大量財物；與多名女性通姦並進行權色、錢色交易。」
2015年4月3日，大陸最高人民檢察院官網公布，周永康涉嫌受賄、濫用職權、故意洩漏國家祕密案由最高檢偵查終結，移送天津市人民檢察院第一分院，由天津人民檢察院第一分院向天津市第一中級人民法院提起公訴。