孙权每次下赐周瑜，一年到头都有一百件衣服，当时没有那个将领能与周瑜相比。对于孙氏，周瑜也说得上忠贞不二。江表传记载，曹操想使周瑜为自己所用，曾派善于辩说的蒋干前去游说周瑜，周瑜既十分坚决的回绝了蒋干。天下的士人，因此愈加佩服周瑜。

不久黄祖的将领甘宁前来归降，周瑜和吕蒙一起推荐他，因此受到了孙权的重用。

建安十一年206年，周瑜率孙瑜等讨伐麻、保二屯，斩其首领，俘万余人。江夏太守黄祖遣部将邓龙率数千人进攻柴桑，周瑜率军反击，俘虏了邓龙。

建安十三年208年秋天，曹操率军南侵，占领荆州，曹操向孙权进逼。大军压境之际，孙权本意与曹操一战，向下询问计策。然而孙权的大臣们出现了主和、主战两派，重臣谋士张昭和秦松更是支持投降曹操。于是鲁肃劝孙权招回在鄱阳的周瑜。

周瑜回到孙权身边，向孙权分析曹操与孙权两军的胜败关键，先是指出：曹军远途跋涉，疲惫不堪天气寒冷，马没有草吃北方人惯习陆战不擅水战，水土不服马超、韩遂尚在关西，为曹操的后患。既而进一步分析了曹军的实际力量，指出来自中原的曹军不过十五六万，而且所得刘表新降的七八万人，人心并不向曹。孙权感叹道：“曹操想要废汉自立很久了，只是忌讳二袁、吕布、刘表和我罢了。现在只留下我，我和曹操势不两立，你所说的话甚合我意，这是天把你赐给我了！”

孙权最终下定决心，拔剑砍掉桌子一角，说：“再有敢说投降的人，就像这个桌子一样！”

孙权命周瑜及程普等领三万人抗曹，途中在赤壁两军遇上，曹操军因有疾病，又不习水性，初战便败退，曹操引军至江北。周瑜便与刘备军在南岸设营，双方对峙。周瑜部将黄盖建议用火计将曹军打败，周瑜认为可行，命黄盖诈降。曹操果然中计，船舰全被烧毁，曹操北还南郡。

周瑜又与程普进军南郡，和曹仁隔江相持。两军尚未交锋，周瑜先派甘宁前去占据夷陵。曹仁分出一部分兵马包围了甘宁，甘宁向周瑜告急。周瑜采用了吕蒙的计谋，留下凌统守卫后方，率军驰援夷陵，大破曹军于夷陵城下，所杀过半。曹军乘夜逃走，途经木柴堵塞的险路，无奈，骑马者皆弃马徒行。周瑜率兵追赶截击，获得战马三百匹，军威大振。

周瑜率兵屯驻北岸，约定日期大战曹仁。周瑜亲自骑马督战，被飞箭射中右胁，伤势严重，退兵回营。曹仁闻周瑜卧病在床，亲自督帅士兵上阵攻击吴兵。周瑜奋身而起，巡视各营，激励将士杀敌，曹仁只好退走。孙权任命周瑜为偏将军，兼仁南郡太守，并把下隽、汉昌、州陵三个县作为他的奉邑，让他屯兵于江陵。

赤壁之战后，周瑜向孙权献计软禁刘备，直接管理刘备阵营的军队部属，孙权认为曹操在北方仍需牵制，又认为刘备恐怕难以控制，所以没有采纳。

建安十五年210年，孙权批准了周瑜提出征伐益州的方案，但在周瑜赶回驻地江陵，准备出征的路上时得了重病，最终卒于巴丘今湖南岳阳，时年三十六岁。孙权听闻哭泣道：“公瑾有王佐之资，然而寿命短促，我还能依赖什么呢？”又亲自穿上丧服为周瑜举哀，感动左右。周瑜的灵柩运回吴郡时，孙权到芜湖亲迎，各项丧葬费用，全由国家支付。孙权称帝后，对公卿说：“如果没有公瑾，我是当不上皇帝的。”

汉献帝兴平二年195年，周瑜收到了孙策从历阳今安徽和县送来的书信，来信邀他共下江东。正在寻找政治出路的周瑜收到书信后，马上率领自己的部曲家兵数千人奔赴历阳。同时，他还带去了大批舟船粮秣。周瑜及江东名士程普、张昭等人协助孙策先后打下秣陵、湖孰、江乘等地，赶走扬州刺史刘繇，占据他的治所曲阿今江苏丹阳。十几天的时间，孙策的军队增加二万余人、战马千匹，威震江东。在继续东进之前，孙策把镇守江东要镇丹阳今江苏南京的重任委以周瑜。

后来周瑜拒绝袁术册封的将军称号，向袁术提出要到居巢今安徽桐城南为长的请求。居巢离长江很近，周瑜的企图是，从居巢顺流而下直奔江东。袁术不知周瑜假途东归的用意，竟满足了周瑜的要求。在居巢，周瑜结识了临淮东城今安徽定远的豪族鲁肃。在他的劝说之下，鲁肃放弃东城长的官职，背叛袁术，与周瑜结伴东渡。孙策考虑舒县周氏是庐江的名门望族，派周瑜为督，可以充分利用他的家族的社会影响，以招募人马，延揽人才，扩大力量。

建安四年199年，孙策与周瑜分率二万余人偷袭皖城。轻取皖城后，周瑜随从孙策在寻阳和沙羡，分别打败回师救皖的刘勋以及赶来救授的黄祖。经过几次大仗，孙策俘获对方部曲士兵三万余人，战船七千余艘，实力大增。通过这次向西用兵，豫章今江西南昌、庐陵今江西吉水西北一带也尽归江东所有。战争结束后，周瑜以中护军、领江夏太守的职务孙策授予周瑜这一职务是在取皖城之前镇守巴丘今湖南岳阳，防范占据荆州今湖南、湖北的刘表东侵。

建安十三年208年，曹操占领荆州以后，水陆军号称八十万顺势南下，并给孙权下了战书。孙权将书信给部下们看过之后，部下都大惊失色，以张昭为首的官员都劝孙权向曹操投降。当时虽然有鲁肃在场主战，但位卑言轻，无法发挥作用，所以鲁肃让孙权把周瑜召回。

周瑜到后，向孙权分析了当下形势，如今北方尚未完全平定，马超、韩遂还驻兵函谷关以西，是曹操的后患。而曹操舍弃鞍马，改用船舰，与生长在水乡的江东人来决一胜负。现在正是严寒，战马缺乏草料。而且，驱使中原地区的士兵远道跋涉来到江湖地区，不服水土，必然会发生疾疫。这几方面是用兵的大患，而曹操都贸然行事。将军抓住曹操的时机，正在今天。我请求率领精兵数万人，进驻夏口，保证能为将军击破曹操。认为曹操这次来就是来送死的。周瑜的话坚定了孙权抗曹的决心，于是以周瑜为主帅，与刘备联合，火烧赤壁，重创曹操。