1988年7月31日，周吕鑫出生在芜湖市一个普通市民的家庭里。由于没有进行母乳喂养，周吕鑫经常生病，发烧、感冒是家常便饭，身为医生的奶奶王子巧只得跑上跑下，每隔一段时间就要送孙子到附近的芜湖市二院挂水。

为了强身健体，周吕鑫从四岁开始在芜湖市学习体操。1993年7月，进入芜湖市体校练习体操。因训练刻苦，成绩较好，1996年7月，被选入安徽体操队。1998年7月，周吕鑫被前中国跳水队副总教练、担任清华跳水队总教练的于芬作为在安徽选拔的“苗子”而“相中”，之后周吕鑫便开启了自己的跳水生涯。2004年10月，进入中国人民解放军海军跳水队。

2005年十运会，周吕鑫和田亮、胡佳同场竞技，分别获得个人赛第五、双人赛第五和团体赛第五。周吕鑫的表现引起了国家跳水队副总教练刘恒林的关注，在2006年1月他被招入了国家队师从高峰教练。

在2006-2007两年间，周吕鑫凭借良好的腾空与入水动作逐渐成为国家队主力十米台选手。在2006年江苏常熟跳水世界杯，只有18岁的周吕鑫多个动作跳出满分，勇夺男子10米台冠军。然而，在2007年墨尔本世锦赛上，周吕鑫在关键时刻出现失误，屈居亚军。

在2008年北京奥运会上，周吕鑫最后一跳被澳大利亚小将马修·米查姆逆转，再次惜败摘银。9月，考入中国人民大学。

2009年7月22日，在第13届世界游泳锦标赛男子单人10米台比赛中，周吕鑫则以530.55分排名第三位，再次无缘冠军。10月，获得山东全运会男子十米跳台冠军。

2010年11月22日，广州亚运会双人10米跳台，中国组合杨礼光和周吕鑫的优势明显，最终以486.57分的成绩轻松夺冠，为中国跳水“梦之队”获得了第二枚金牌。

2011年7月，周吕鑫随队出征在上海举行的第14届世界游泳锦标赛，在决赛中，周吕鑫的第一跳和第五跳都出现重大失误，只得到43.20分和38.85分，完全失去竞争金牌的机会，最终名列第十。

2012年，周吕鑫再度遭受“打击”，先是离开了国家队，之后也落选了2012年伦敦奥运会。但是周吕鑫并未选择放弃跳水，在2013年国际泳联跳水大奖赛喀山站比赛中，周吕鑫夺得了单人的季军和双人的冠军。

2013年9月1日，第十二届全运会全运会男子10米跳台决赛中，25岁的周吕鑫是12名选手中年龄最大的，最终周吕鑫只获得了第七名。在全运会结束之后，周吕鑫宣布退役。

2007年2月6日，安徽省人民政府、共青团安徽省委、省妇联、省体育局给予银牌运动员周吕鑫及其主教练高峰记一等功。

2008年，周吕鑫被中国人民大学破格录取，而周吕鑫念的是六年制本科。在2010年选专业的时候，周吕鑫报读了中国人民大学的新闻专业。9月13日，芜湖市政府授予周吕鑫“芜湖市劳动模范”称号。

2013年12月21日，周吕鑫出席"于芬基金"启动仪式并担任技术指导，开展特殊儿童体育教育，并呼吁更多人参与进慈善事业中来。

2015年7月29日，周吕鑫参与妇联和体育总会举办的关爱留守儿童公益活动，向留守儿童讲授如何防止溺水等安全知识；12月14日，周吕鑫来到张家山公共服务中心“五四”爱心学校，探望在爱心学校参加爱心家教的32名留守（流动）儿童和家境困难的孩子。

2016年4月23日，周吕鑫代表中国运动员教育基金冠军公益趣跑团赶赴济南，参加-山东建筑大学2016校友马拉松；10月22日，周吕鑫参与世界行走日活动，带领长沙市民万步健走。

2017年1月24日，国家体育总局发表《致优秀运动员全民健身志愿者的感谢信》，表彰包括周吕鑫在内的优秀运动员全民健身志愿者。

周吕鑫原来的特点就是技术细腻、动作规格高，随着周吕鑫在技术难度的提高，自然能够赢得裁判的欣赏。（新浪体育评）

周吕鑫是个非常独立、能力很强的人。周吕鑫的性格以前一直比较内向，然而随着岁数的增长，以及自己经历的丰富，变得更善于与别人沟通。（周吕鑫的爸爸周默评）