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1892年8月5日，周仁出生于江苏省南京市江宁县（今南京市江宁区）的一个小官吏家，父亲早亡。
1902年，到上海舅父家，进育材书塾（南洋中学前身）学习。
1904年，回到江苏省镇江市，在承志中学继续求学。1907年12月，以优异成绩毕业。
1908年，升入南京江南高等学堂学习。
1910年，毕业并考取清华大学留美公费生，与赵元任、胡明复、胡适等同行，同入美国康乃尔大学，当时他的数学和文学水平较高，但他选择的却是机械学，因为他坚信“强国必先利器。
1914年，在美国参与发起成立中国最早的现代科学学术团体——中国科学社，同年夏天，他以优异成绩毕业，同年考取研究生，所选的专业和研究方向是冶金，他感到制造机器没有钢铁，一个国家没有钢铁就像人没有骨架。
1915年，周仁获得康奈尔大学硕士学位，为了中国早日有钢铁，他毅然放弃攻读博士学位及美国摩尔公司的重金聘请，于同年8月回国，回国后，他想去当时中国唯一的钢铁公司——汉冶萍公司工作，但是经多方接洽，都无结果，同年在上海参与创办中国最早的现代科学期刊《科学》杂志。
1916年3月，在《申报》馆主编史量才的推荐下，担任建筑新馆、安装机器的工程师。
1917年2月，到南京高等师范学校任教（至1919年）。其间，还受聘担任江西九江电灯公司的工程顾问。
1919年8月，康乃尔大学的同学任鸿隽受四川省政府委托筹建四川炼钢厂，邀请周仁到钢厂任总工程师（至1921年），周与任一起去美国摩尔电炉公司购买电炉设备。
1921年底回国，返至上海时，四川政局发生变化，机器运至重庆而“搁浅”，他施展抱负的愿望又一次受挫，于是他与王季同共同筹资创办实业，在上海天通庵办起大效机械厂。
1922年，受聘到上海南洋大学机械系任教授（至1927年），1924年出任教务长。
1927年，任国立中央大学教授兼工学院院长，并负责中央研究院工程组筹备工作。
1928年，在上海创建了国立中央研究院工程研究所，任研究员兼所长（至1949年），建立三相电弧炉进行钢铁冶炼研究。
1929年，领导建立了三相电弧炉，炼出不锈钢、锰钢、高速钢等，是中国电炉炼钢的创始人之一。
1933年，炼出不锈钢、锰钢、高速钢等铸件。周为中国电炉炼钢创始人之一，是中国最早进行特殊钢和合金铸铁研究和生产者之一。抗日战争期间，负责工程研究所内迁昆明并创办中国电力制钢厂，生产自流井吊取盐卤用的钢丝绳及其他合金钢。周是中国科学社负责人之一，并曾在中国矿冶工程师学会任职。
1947年，国民党政府教育部长、中央研究院院长朱家骅多次授意周仁，将研究所迁往台湾，周仁便以选择地方，暂缓搬迁为由顶着。上海解放前夕，朱家骅两次亲笔写信，限令周仁等速去台湾，周仁以“献身科学、保全科研设备”为由拒不执行。其实，周仁在半年前就已拿到了去美国考察的出国签证，他拿着护照迟迟不愿启程，是不忍心离开心爱的工学研究所，他盼望新中国的诞生。
1948年，当选为中央研究院院士（第一届）。
1949年，解放后，历任中国科学院工学实验馆馆长、上海冶金陶瓷研究所所长、上海冶金研究所所长、上海硅酸盐化学与工学研究所所长、中国科学院上海分院副院长、上海科学技术大学校长等职。
1955年，当选为中国科学院第一批学部委员（院士）。
1973年12月3日，逝世于上海。
1927年，国共合作破裂，第一次大革命失败。当时交通大学校长凌鸿勋去职，学生纷纷要求周仁出任校长。周仁碍于情面，不便接任，故辞职离校。时值南京国立东南大学改组为中央大学，周仁出任中央大学工学院院长。同年，周仁受蔡元培之托，积极参与中央研究院的筹备工作，任理化实验所常务筹备委员。
1928年6月9日，中央研究院成立，周仁任工程研究所所长兼研究员。
1937年抗日战争爆发，工程研究所内迁，经一年的长途跋涉才到达昆明。此后他们与云南上层人物接触，要求他们投资办钢铁厂。重庆国民政府云南省经济委员会主任兼富滇银行长缪云台和爱国资本家刘鸿生等，经周仁及其夫人聂其璧的共同劝说，于1939年办起了公私合股的中国电力制钢厂，周仁任总经理兼总工程师，此时他仍兼任工程研究所所长、研究员，但无薪金。
1945年，抗战胜利，工程研究所改称工学研究所。
1946年，工学研究所和化学所一同迁回上海，大部分人员返沪，唯冶金部分留在昆明。直到上海解放，周仁一直负责上海、昆明两地的工作。上海解放前夕，南京国民政府教育总长多次授意周仁去台湾，但他不忍心离开自己亲手经营的工学研究所，拒不赴台。
中华人民共和国成立前夕，1949年7月周仁应邀去北平商议成立中国科学院。中国科学院成立后，工学研究所改为中国科学院工学实验馆，周仁任馆长、研究员。
1953年，工学实验馆改名中国科学院冶金陶瓷研究所，周仁任所长、研究员。不久，中国科学院成立“两矿领导小组”，领导包头和大冶两大铁矿的冶炼和综合利用的研究。在他领导下，会战组经过几年奋战，终于取得重大创造性成果。
1958年，中国科学院决定从上海冶金陶瓷研究所抽出部分人员筹备成立长沙矿冶研究所（现为长沙矿冶研究院）。周仁负责制订《筹建冶金陶瓷研究所长沙分所方案》，并担任筹委会主任。
50年代初，周恩来总理指示要抓好古瓷的研究和生产，重任落在周仁身上。他在上海冶金陶瓷研究所内成立中国古陶瓷研究小组，亲自担任组长。经过几年奋战，取得了重要成果，受到国内外学术界的重视和赞扬。
中华人民共和国成立后，他历任中国科学院冶金陶瓷研究所所长、上海冶金研究所所长、上海硅酸盐化学与工学研究所所长、中国科学院学部委员、中国科学院上海分院副院长、中国科学院华东分院副院长、故宫博物院专门委员、上海科技大学校长等职，并当选为全国人民代表大会第一、第二、第三届人民代表。
1.周仁，邹元燨，周行健．球状石墨铸铁之研究．科学通报，1951，2（7）：745～749．
2.周仁，邹元燨，徐元森等．氟对高炉熔渣粘度、熔化性及脱硫力的影响，科学通报，1955，6（10）：50～54．-
3.周仁，邹元燨等．氟在高炉冶炼中的行为．金属学报，1958，3（1）：17～19；3（2）：181～196，1959，4（1）：1～15；4（2）：95～106；4（3）：107～113．
4.周仁．我国传统制瓷工艺述略，文物参考资料，1958，（2）．
5.周仁，李家治，赖其芳等．景德镇瓷器的研究．北京：科学出版社，1958．
6.周仁，佟明治．十年来的中国科学——硅酸盐．北京：科学出版社，1959：25～37．
7.李家治，周仁．气氛对某些瓷坯加热性状的影响．矽酸盐，1959，3（4）：158～165．
8.周仁，李家治．中国历代名窑陶瓷工艺的初步科学总结，考古学报．1960（1）89～104．
9.周仁，李家治．景德镇历代瓷器胎、釉和烧制工艺的研究，硅酸盐，1960，4（2）：49～62．
10.周仁，李家治．张家坡西周居住遗址陶瓷碎片的研究，考古学报，1960（9）：48～52．
11.周仁，郭演仪，万慕义．龙泉青瓷原料的研究．内部资料，1962．
12.周仁，张福康，郑永圃．我国黄河流域新石器时代和殷周时代制陶工艺的科学总结．考古学报，1964（1）：1～25．
13.周仁，张福康，李家治．我国陶瓷工艺技术发展过程的初步总结．硅酸盐学会年会论文集，1964．
14.周仁，张福康．关于传世“宋哥窑”烧造地点的初步研究．文物，1964（6）：8～12．
15.周仁，张福康，郑永圃．龙泉历代青瓷烧制工艺的科学总结．考古学报，1973（1）：31～35．
抗日战争期间，负责在昆明创办了中国电力制钢厂，任总经理兼总工程师，生产出自流井提盐卤用的钢丝绳及其他合金钢，是中国最早进行特殊钢和合金铸铁研究和生产者之一。
解放后，曾任中国科学院工学实验馆馆长、上海冶金陶瓷研究所所长、上海冶金研究所所长、上海硅酸盐化学与工学研究所所长、中国科学院上海分院副院长、上海科学技术大学校长、
为了发展国内钢铁工业，满足国民经济建设的需要，周仁在中国率先研究成功并推广应用球墨铸铁，性能达到当时的国际水平；后又在研究所内建立了实验小高炉，对包头含氟稀土铁矿和攀枝花钒钛磁铁矿的冶炼与开发利用，进行了探索性研究，取得了创造性成果，为两个矿高炉冶炼工艺的确定提供了可靠的实验依据和精辟的理论分析，为包头钢铁公司大型高炉的顺利生产创造了条件；以上两项研究成果均获国家自然科学奖。他还积极倡导开展国瓷研究，著有《景德镇陶瓷的研究》等，是中国古陶瓷科学研究工作的带头人，多项研究成果分别荣获全国科学大会重大科技成果奖和国家自然科学奖。
周仁是中国科学社（中国最早的现代科学学术团体）和科学杂志（中国最早的现代科学期刊）发起人之一。
周仁是中国钢铁冶金学、陶瓷学的开创者和奠基人之一，周仁的钢铁研究为发展中国钢铁事业作出贡献。
周仁是一位爱国、正直的科学家和教育家，在冶金学和陶瓷学方面成就卓越。
