周晓鸥加盟《我是歌手》是在第一季的第五期。2013年2月，他亮相湖南卫视《我是歌手》第一季第五期，以成名曲《爱不爱我》获得第三名。紧接着在第六期节目中，他演唱的《天空》排在第五位，得票率为11.13%。到了3月1日的第七期，周晓鸥以《无情的雨无情的你》表演成绩不佳，名列第七。3月8日的第八期节目中，他凭借《无地自容》获得第二名。3月15日的第九期，他演唱《不再掩饰》向崔健致敬，但排名仍是第七。3月22日的第10期节目中，他凭借《九个太阳》成功逆袭，夺得第一名。4月5日的第11期半决赛中，他以《流星无悔》获得第五名。4月12日的第12期总决赛中，他与谭维维合作演绎《天下没有不散的宴席》，个人部分则演唱了《EverythingIDo》。