周明镇的父亲周瀚澜，是一位知名的数学、物理教师，1914年至1933年之间，曾三度在浦东中学执教，并担任教务长一职。因此，周明镇从小学至初中，常在浦东中学居住，对浦东中学的教师和学生颇为熟悉，也颇为了解浦东中学的历史进程。1930年1931年，他进入浦东中学初中部学习。对浦东中学，他有着美好的回忆。他是这样写的：

我在浦中真正当学生的时间很短，但感情较深……教师、设备、学校环境好，德智体平均发展，重理科而不轻视文科，各种学科（包括音体美）都重视。校风好，学生思想活泼，很自由。选课很多，学生各方面全面发展……

1932年，“一·二八”淞沪抗战，浦中一度停课，周明镇就转学至省立上海中学，后又转入杭州高中继续学习。据周明镇回忆，“他读过的三所中学，都是当年全国有名的中学”。良好的中学教育，给他今后事业上的成就打下了扎实的基础。

青少年时代，他先后就读于浦东中学、省立上海中学、省立杭州高级中学等江南著名中学。抗日战争时，周明镇进入了重庆大学地质系，1943年毕业，留校当了3年助教，并先后在四川地质调查所、台湾省地质调查所工作。1948年获美国迈阿密大学硕士学位，1950年获美国里海大学博士学位。1949－1951年在美国普林斯顿大学读研究生。1951－1952年任山东大学副教授。1952－1996年任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员、研究员。全国政协第六、七届委员及九三学社中央常委。
      兼任北京大学、南京大学、中国地质大学和中国科技大学教授以及西北大学名誉教授、北京自然博物馆馆长及四川自贡恐龙博物馆名誉馆长。曾任国际古生物协会副主席、中国古生物学会理事长、古脊椎动物学会理事长、中国自然科学博物馆协会理事长、中国第四纪地质及冰川学会副主任、美国古脊椎动物学会名誉会员、莫斯科自然博物馆协会外籍委员、美国人类起源研究所名誉研究员。《古生物学报》副主编、《古脊椎动物与古人类学报》、《化石》杂志主编。

率领中苏古生物考察队考察、发掘内蒙古等地的许多脊椎动物化石地点。发表学术论文100余篇，专刊5种。探讨的范围除古脊椎动物学、生物地层学和第四纪地质学外，还涉足系统生物学、历史动物地理学、古气候学等领域，在国际古生物学界享有很高的荣誉。1993年被北美古脊椎动物学会授予最高的罗美尔－辛普生奖。他领导的华南红层考察项目和内蒙古近纪研究获得了中国科学院自然科学一等奖。
    1980年当选为中国科学院院士（学部委员）。

周明镇到了古稀之年，还依然和青年人一道，为自己所钟爱的科学事业辛勤耕耘，而不觉“老之将至”，真可谓是“童心依依”，鞠躬尽瘁，受到了大家的尊敬和爱戴。