县立高等小学堂毕业后，相继就读于湖南陆军小学、武昌陆军第二预备学校、
保定陆军军官学校。1916年冬任湖南陆军第二炮兵团第二连副连长、连长，湘军第八混成旅炮兵营营长，驻防
澧县，以少胜众，攻破吴佩孚北军。后调唐生智部下，参加护法战争，升任第十四团团长。1926年参加北伐，驻防
祁阳市，率部驰援被
叶开鑫部队围困的友军，激战两昼夜，收复
邵阳市，旋即跟踪追击，与友军迭克
宁乡市、
益阳市、
常德市、
桃源县。升任十二旅旅长，率部经
湘阴县进攻
岳阳市，追击
吴佩孚部，协同何键师合围汉阳，与
张发奎部会师武昌城下。秋末，随大军兼程北进，相继攻克
广水市、武胜关。1927年2月晋升师长。当时报载：“三十六军三师师长周维寅勇敢善战，能以少胜多。”同年夏，与友军连克
漯河市、
临颍县，与
冯玉祥所部会师
郑州市，随即升为三十六军副军长兼三师师长。
1927年
蒋介石叛变后，三十六军回师武汉。8月，奉令讨蒋，率第三师冒酷暑由九江进攻，配合东征军行动。后调任十二军副军长并代军长，参加第二次北伐，以破竹之势直下
北平市。他呈请带职入
陆军大学学习,1931年毕业后任
国民政府军事参议院军事厅
中将厅长。
1937年7月抗日战争爆发后，兼任第十集团军中将参谋长，驻防
杭州市及
温州市沿海一带，提出既能阻敌前进、又能保护新建的
钱塘江大桥的方案，受到好评。11月，他奉
陈诚令，指挥第六十二、七十五两师及第四、五两旅在
金山区等地与日军展开激战。1938年11月回军事参议院任中将参议，直至抗日战争胜利。1946年，因不满
中国国民党发动内战，呈请退役还乡。乡居之日，他捐资修建海上小学，并捐山田3石以充常费；捐垸田470亩，资助县中学和本乡中心小学，还常至各校勉励学生求知识求上进。
1949年8月4日，他参与唐生智等
湖南省各界人士署名响应程潜、陈明仁领衔发出的起义通电，并吁请西南西北绥靖主任及各省主席等迅速采取一致行动，完成全国解放事业。长沙解放后，即从省城返回
沅江市，筹措谷物支援解放军进军大西南。当周维寅兴冲冲的赶回家中，发现等待他的是当地土改工作组，要其交出家中金银财物和田产，并进行批斗。心灰意冷的周维寅夫妻，于当晚双双吊死于家中。1949年冬逝世，终年54岁。
周维寅
中将故居现被湖南沅江三眼塘镇政府所占，用作办公楼，整栋别墅系砖木结构阁楼，为中式仿
日本建筑，别墅始建于1932年秋，历时6年，共耗资8万
银元。