周馥为出身诸生，多次应试未中。同治元年(1862年)，李鸿章组建淮军，周馥应募入其幕。后又升任县丞、知县、直隶知州留江苏补用、知府留江苏补用。同治九年(1870年)，以道员身份留直隶补用。光绪初年历任永定河道、津海关道兼天津兵备道等职。光绪十四年(1888年)，升任直隶按察使。甲午战争爆发后，任前敌营务处总理。马关议和后，以身体病弱自请免职。八国联军侵占北京，李鸿章与联军议和时，调任直隶布政使。次年李鸿章病故，周馥代理直隶总督兼北洋通商大臣。光绪三十年(1904年)，由山东巡抚擢两江总督。光绪三十二年(1906年)，调两广总督，一年后告老还乡。清朝灭亡后，以前清遗老自处。民国十年(1921年)病逝于天津，年八十四，逊清赐谥"悫慎"。死后其子弟刻有《周悫慎公全集》。

    周馥跟随李鸿章兴办洋务三十余年，诸多赞画，深受李鸿章倚重。在北洋海军、北洋水师学堂、天津武备学堂、天津电报局、开平煤矿及唐胥铁路的创办过程中均有作为 ，是后期洋务运动实际上的操盘手，且助开复旦公学(复旦大学前身)与安徽公学，有功于教育。他是淮系集团中颇有建树和影响的人物。