1940年秋，日军疯狂扫荡清剿，将周家房屋烧毁。周满怀国恨家仇，热心于抗日救亡工作，9月加入中国共产党，11月撤往苏北，转战于海门、南通一带，曾先后任南通县警卫团连政治指导员、余西区社会科科长、区委书记等职。1943年，日军对苏中四分区疯狂“清乡”，抗日部队主力转移，周遵照党的指示，留原地坚持斗争。他带领武装民兵，出没于伪军占领区，捕捉汉奸特务；曾3次身藏短枪，化装到五福桥、二甲镇、新市场等地袭击敌人，使日伪军不敢下乡抢粮抓人。周生活俭朴，常用平时省下的零用钱买一些文化、生活用品送给有困难的同志；战斗时身先士卒，深得大家的信任和尊重。

1944年3月20日，周去同兴乡传达贯彻区委会议精神时，因叛徒告密、遭百余名伪军围捕而陷于敌手。伪军头目对他施以酷刑，要他供出共产党的组织情况，周坚贞不屈，痛斥敌人。敌人用烧红的铁丝穿透他的手臂并注入盐卤，还用蘸着火油的棉花烧他的身体。周济凡被折磨得多次昏死过去。醒过来时，他用沙哑的声音唱起《国际歌》和《新四军军歌》。敌人无计可施，便于4月2日傍晚，将他抬到一个预先挖好的泥坑旁边，以活埋威胁。周大义凛然，怒斥顽敌，并高呼“中国共产党万岁！”“毛主席万岁！”“中国人民万岁！”慷慨就义，年仅21岁。周牺牲后，当地人民把同兴乡改名为济凡乡，以资纪念。