在《三国演义》中，跟正史差不多，最初和蒋钦一同在江中劫掠为生，后归顺孙策，并助孙策攻刘繇营寨。孙策攻取吴郡之时，周泰与孙权镇守宣城，期间山贼前来攻城，周泰为保护孙权而被刺12枪，身受重伤，幸得名医华佗救治才得以保全一命。
赤壁之战中，周泰迎战乘小舟前来的敌将张南，斩之。周瑜攻南郡时甘宁被困于彝陵，周泰为救甘宁杀入重围，进城后又与甘宁一同配合周瑜的袭击，击败曹仁军。周瑜以美人计诱刘备过江，但刘备却与孙夫人私奔而去，孙权命蒋钦、周泰携宝剑前往斩二人，却因诸葛亮等人的接应而使刘备顺利逃脱。合肥之战时，曹操亲率大军大败东吴军，孙权被围，周泰奋力拼杀，救出孙权后翻身复入敌阵救出同时被围的徐盛，因此身中数十枪，肤如刻画，孙权因此大为感激，赐周泰青罗伞盖以表彰其功。曹操感叹：不想文章锦绣之乡，也有如此虎将。 
吕蒙袭取荆州后，周泰与韩当、蒋钦合攻关羽军，大败之。刘备为替关羽报仇而东征孙权，周泰作为韩当的副将出征，其弟周平被蜀将关兴阵斩。此后陆逊奉命统率东吴诸军，周泰起初不服，后因见陆逊见识过于常人，方才心服。陆逊火烧连营大败蜀军，蜀军援军番王沙摩柯被周泰所杀。