宣統元年(1909年)，周沆為滇督出謀劃策，鎮壓中甸東竹寺喇嘛等當地群眾的反清起義。次年升任雲南省文案知府兼講武堂副校長，賞三品頂戴。 雲南辛亥“重九起義”成功，成立大漢軍政府，周沈任外交司司長。同年十壹月，貴州憲政黨人密派戴截入滇，與周沆聯系，串聯旅滇黔人促蔡愕遣滇軍入黔。周沆多次進見蔡愕，促其令唐繼堯出兵口民國元年3月1日，周沆先於滇軍到達貴陽，即向自治社人發出“立即交出軍政大權”的最後通牒。
3月3日，滇軍進入貴陽，顛覆貴州大漢軍政府，成立臨時都督府，唐繼堯自任都督，周沆任政務長。4月，周沆見憲政黨人在貴州威望不高，遂與戴勘、劉顯世等發起組建貴州統壹黨支部，草擬章程28條，為憲政黨人粉飾張目，攻擊貴州“驅唐”運動。8月，袁世凱委周沈任貴州司法籌備處長，隨即薦周沆為參議員。周沆懼唐繼堯生疑，不就。後唐繼堯委周沆任黔東觀察使。次年下半年，袁世凱委唐繼堯任雲南都督，周沆隨行，任雲南都督府高等顧問。不久，大理駐軍響應孫中山號召，舉行第二次革命，袁世凱令唐繼堯星夜兼程進剿，周沆“贊襄戎務，洞悉機宜”。事平，袁世凱獎給三等嘉禾勛章，且令唐繼堯將其材料送交國務院參事室存記優予耀用。民國4年，袁世凱的稱帝活動越演越烈，蔡愕與梁啟超、蹇念益等7人於天津開會，策劃反袁策略後，繞道返滇發動護國反袁戰爭。袁世凱密令時任蒙自道尹的周沆與阿迷(今開遠)縣知事張壹蛻“務須跟蹤謀殺”。周沆與張壹鰻策劃，待蔡愕列車行至碧色寨站後，以上車歡迎或設宴放毒謀殺。後因唐繼堯帶警衛部隊和憲兵加強警衛，未能得逞。陰謀敗露後，張壹鯉被捕處死，周沆經越南逃至香港躲避。 其後，周沆先後任海南瓊崖道尹、北洋政府國務院名譽顧問、漢中道尹等職。
民國 15年(1926年)，周西成主黔時，周沆任貴州駐京代表。民國20年底任北平師範大學教師。次年，日本建立偽滿洲國，溥儀要周沆前去組閣，因日本國不同意，改任中東鐵路理事。因工作有成效，溥儀賞周沆至黑龍江北大荒跑馬圈地，並賜“中慶循良”四字。民國26年8月北平淪陷前夕，受命為“九門代表”，與日軍談判國民政府軍隊撤出北平的條件。事後，日軍感謝其合作，安排差事，給予較高薪體。 抗日戰爭勝利後，周沆受何應欽之聘，任北平第四公路局顧問。
民國36年，改任雲南第八公路局顧問，次年思鄉返遵。遵義解放前夕，周沆與牟琳、張肇奎等成立維持會並任副會長，維持遵義秩序，歡迎中國人民解放軍入城。解放後，周沆為遵義市政協特邀代表兼省文史館館員。1955年，緬甸侵我邊境，周沆上書周恩來總理，附呈《雲南片馬考察記》，陳述中緬邊界北段片馬、野人山等實地考察資料。1957年5月，外交部辦公廳來函致謝。 周沆著有《淚羅吊靈均》、《讀窮碑釋峋縷》、《光緒浪彎縣誌》、《中華民國省區縣名歌括》、《滿洲國水道源流考略》、《群柯館記》和《印山草堂劫余吟草》等。1957年病逝於家，時年83歲。