2015年2月23日-3月10日，周深隨“文化中國·四海同春”藝術團慰僑活動赴大洋洲五城市演出；4月，為電影《何以笙簫默》片頭片尾配唱人聲SOLO《You Are My Sunshine》；5月，代表《中國好聲音》前往倫敦參加音樂選秀節目《The Voice》總決選，擔任評審及表演嘉賓；8月8日，發行首支個人音樂單曲《玫瑰與小鹿》；8月20日， 與李維共同發行翻唱音樂專輯《回味》，並憑該專輯獲得第2屆中國新歌榜頒獎盛典中國新歌榜最欣賞新勢力組合獎。
2018年3月，為奧斯卡最佳影片《水形物語》演唱的中文同名推廣曲《水形物語》發布；5月，公布“深空間”個人巡迴演唱會宣傳曲《花開》，並在上海、北京、深圳、杭州等地開唱；5月20日，獻唱公益節目《等著我》同名主題曲《等著我》；8月，為電視劇《如懿傳》獻唱片尾曲《梅香如故》；同月，獲全球華人歌曲排行榜年度最佳新人獎、年度金曲獎；9月29日，周深首支原創單曲《可它愛著這個世界》上線；11月，加盟聲樂競演節目《聲入人心》，演繹了《Time to say goodbye》《Memory》《孤獨的牧羊人》等多首歌曲；同月，為動畫電影《白蛇：緣起》獻唱推廣曲《緣起》，並化名“宮庭背包客”參加音樂節目《蒙面唱將猜猜猜第三季》。
2022年1月，獻唱電視劇《開端》片尾主題曲《My Only》；春節期間，參與錄製央視網路春晚、文聯春晚，以及湖南、江蘇、東方、北京四台衛視春晚；2月，為電視劇《人世間》獻唱插曲《光字片》；3月，與最高人民檢察院合作推出人民檢察概念曲《我的答案》，歌曲獲中宣部第16屆精神文明建設“五個一工程”優秀作品獎；官宣加盟音樂勵志節目《天賜的聲音第三季》，擔任音樂合伙人，和張韶涵合作的《一路生花》獲得年度金曲；4月，獻唱慶祝中國共青團成立100周年主題宣傳片主題曲《有我》；5月，作為常駐嘉賓加盟戶外競技真人秀《奔跑吧第十季》和沉浸式劇情推理綜藝《開始推理吧》；6月29日，為慶祝香港回歸祖國25周年歌曲《祝福》發行；7月，出席第36屆大眾電影百花獎頒獎典禮，攜手指揮家李心草壓軸演唱湖北民歌《洪湖水浪打浪》；8月，在電影《我們的樣子像極了愛情》中友情客串毒舌大明星，並包攬影片中所有人聲插曲；同月，舉辦“想到你‘深’邊”夏日直播歌會，線上觀看數過億；9月，發行單曲《花開忘憂》，歌曲拿下騰訊音樂由你榜史上首個九連冠；10月，在中國載人航天工程立項實施三十年之際，聯合新華網推出單曲《奔向你》，並在夢天實驗艙發射當天於文昌首唱；11月，官宣加盟戶外競技真人秀《奔跑吧•共同富裕篇》，為動畫《大理寺日誌第二季》獻唱片頭曲《意猶在》；12月，以“時光音樂人”身份常駐音樂綜藝《時光音樂會第二季》，還應邀為迪士尼百年誕辰演唱經典動畫組曲，並出席迪士尼動畫電影嘉年華；年末加盟央視、江蘇衛視、北京衛視、B站四台跨年晚會，獻上了《四大名著連連看》《Try》《Concerto Pour Une Voix》《溫暖如你》等八個風格各異的舞台。
《開始推理吧》飾周可可
2023年1月，周深先後參與獻唱了兩部科幻作品，分別是電影《流浪地球2》主題曲《人是_》、電視劇《三體》主題曲《永恆孤獨》；1月21日，再度登上央視春晚舞台，現場演唱個人單曲《花開忘憂》；3月，為新海誠導演的電影《鈴芽之旅》獻唱同名中文主題曲，發行三周累計播放量破億；同月，出席2022微博之夜，獲微博年度男歌手獎；4月，繼續作為常駐嘉賓參加戶外競技真人秀《奔跑吧第十一季》；6月，出席在國家大劇院舉辦的新時代經典作品音樂會，獨唱《燈火里的中國》；參加“灣區升明月”2023大灣區電影音樂晚會，獻唱晚會主題曲《灣》；7月1日，歌曲《如許》發行；8日，出席第四屆騰訊音樂娛樂盛典，獲得年度最具影響力內地男歌手獎；參與錄製舞台生存實驗綜藝《舞台2023》，擔任舞台推薦人；8月19日，“深深感謝你”周深2023演唱會感謝專場在北京凱迪拉克中心舉辦；28日，獲得第30屆東方風雲榜最佳男歌手獎，而其演唱的歌曲《花開忘憂》則獲得十大金曲獎；9月，獻唱電影《志願軍：雄兵出擊》主題曲《繁花依舊》，參與2023年中央廣播電視總台中秋晚會的錄製；11月，作為第36屆中國電影金雞獎開場表演嘉賓演唱歌曲《人是_》；參與錄製的戶外競技真人秀《奔跑吧·生態篇》播出；發行環保公益單曲《我以渺小愛你》；還一人分飾數角，用十幾種聲線特別演繹迪士尼電影《星願》的許願星之歌《I'm A Star》；12月，加盟音樂類節目《聲生不息·家年華》；在2023騰訊娛樂白皮書盛典獲得年度男歌手、騰訊音樂榜最佳表現歌手兩個獎項；登上2023年度新歌熱度榜、男歌手口碑榜、男歌手熱度榜、男歌手口碑上升榜4榜Top1，達成四冠王；受邀出席2023騰訊視頻星光大賞，獲年度最具影響力歌手獎；年末，加盟b站、央視、北京衛視、江蘇衛視和抖音五場跨年晚會，演唱了《Unstoppable》《浮光》《烏蘭巴托的夜》等13首歌曲。
2024年1月，出席2023微博之夜，獲得微博年度受歡迎歌手獎；2月，為電影《熱辣滾燙》獻唱熱辣陪伴曲《小美滿》，該曲發行後7次奪得歌曲周榜冠軍，全網熱度第一，多平台收藏量破百萬，視頻平台使用量超500萬人，獲得2023-2024年度中國電影大數據暨電影頻道M榜榮譽之夜年度電影歌曲獎；2月9日，周深在央視春晚獨唱《健康到到令》，領唱《難忘今宵》，並為舞蹈節目《錦鯉》錄製伴奏吟唱，其中《健康到到令》收視率達34.4974%，位列春晚全部節目平均收視率第一；3月31日，周深第二張個人專輯《反深代詞》先行曲《蜃樓》全網上線；4月，擔任常駐MC的戶外競技真人秀《奔跑吧第十二季》播出；4月18日，周深前往紐約聯合國總部出席第15屆聯合國中文日慶祝活動，獻唱為第15屆聯合國中文日專門創作的交響詩《和平頌》及其代表作《大魚》《等著我》，並參與圓桌討論；5月15日，為電視劇《慶餘年第二季》獻唱片尾曲《借過一下》；5月18日，周深9.29Hz巡迴演唱會正式啟動，官宣上海、深圳、成都、貴陽、武漢、南京、杭州、瀋陽、北京、重慶、蘇州、南昌、南寧13站20場，這是他首次舉辦體育場規模的個人巡迴演唱會；5月19日，數字專輯《反深代詞》全平台上線，專輯銷量超150萬張，強勢登頂全平台專輯銷量榜榜首；6月，獲得2024影視音樂盛典年度歌手獎；7月，出席第5屆騰訊音樂娛樂盛典，獲年度男歌手、年度最具影響力全能歌手等四項大獎；8月，周深在央視七夕晚會以一曲《紅星閃閃亮》為75對海軍愛侶送上真摯祝福；同月，加盟音樂綜藝《音樂緣計畫》；9月，與最高人民檢察院再度合作，推出未成年人檢察概念曲《奉時光予你》；中秋節期間參與錄製了央視、北京衛視、湖南衛視、河南衛視四台中秋晚會；同月，獲2024微博音樂盛典年度內地男歌手獎；10月，周深應邀出席VOGUE時尚之力盛會；還亮相第四屆粵港澳大灣區文化藝術節，作為特邀嘉賓獻唱開幕節目《聲音河流》主題曲；11月，中西雙語獻唱中拉命運共同體主題歌曲《太陽升起的舞蹈》（La Danza Del Dios Sol），這是周深的首支西班牙語單曲；同月，參加的綜藝節目《奔跑吧·茶馬古道篇》播出。11月25日起，參加的節目《斗羅大陸之燃魂戰》騰訊視頻全網獨播。
2020年11月，擔任貴陽文化旅遊推廣大使。2021年4月，出席第六屆全球外交官中國文化之夜，並演唱《You Raise Me Up》；9月28日，擔任聯合國《生物多樣性公約》締約方大會第十五次會議（COP15）公益宣傳大使，演唱COP15主題曲《和光同春》。2022年10月，在首批中國國家公園正式設立一周年之際，國家林業和草原局邀請周深擔任中國國家公園宣傳大使，並演唱中國國家公園主題曲《最珍貴的你》。
2024年4月18日，周深前往紐約聯合國總部出席由中國常駐聯合國代表團、聯合國總部中文筆譯處和聯合國工作人員文娛理事會中國書會牽頭舉辦的第十五屆聯合國中文日慶祝活動，獻唱為第十五屆聯合國中文日專門創作的交響詩《和平頌》，表達對和平的祈願，還演唱了代表作《大魚》《等著我》，並參與圓桌討論。11月，在構建中拉命運共同體提出10周年、亞太經合組織第三十一次領導人非正式會議在秘魯舉辦之際，獻唱中拉命運共同體主題歌曲《太陽升起的舞蹈》（La Danza Del Dios Sol），歌曲有中文和西班牙語兩版，在秘魯南部古城庫斯科首播，並將在中拉文明對話系列活動中廣泛使用。歌曲獲得中外網友好評，外交部副部長華春瑩、秘魯總統府、部長會議官方X賬號均轉發支持。
透過周深近年來作出的各種大膽嘗試，可以看到他銳意探索多元風格的可貴勇氣。身為一名歌者，本來就應該像他這樣無畏無懼，即使面對從未挑戰過的音樂類型，他仍然願意往前再多走一步，不斷拓寬自我的創作邊界。周深的語言天賦非常強，他演唱過的歌曲涵蓋了英語、日語、粵語、義大利語、法語、烏克蘭語、俄語等多種語言，他早年曾用九種語言翻唱《Let It Go》，在網路上引起了眾多褒獎和關注。在歌曲《人是_》中，周深震撼地高歌出了電影《流浪地球2》中人類不懼危機，迎頭痛擊命運的精神。周深連續猛烈爆發的真聲高音也擁有震撼人心的力量，讓聽眾熱血沸騰，無限回味。周深亦在流行、國風、搖滾、歌劇等多種唱法自由切換，展現了其高超的唱功和多樣的演唱風格掌控實力，並以其天籟般的嗓音和深情的演唱，贏得了全場觀眾的熱烈掌聲。（《Billboard》雜誌、環球網、《齊魯晚報》、1905電影網、新浪娛樂 評）
