周学熙是安徽建德（今东至）人，1866年1月12日出生于一个封建官僚家庭。他的父亲周馥，早年投奔在李鸿章手下充当幕僚，后官运亨通，先后做过四川布政使、直隶布政使、山东巡抚、两广总督等大官。周学熙16岁考中秀才，28岁考中举人，可是一直没能中进士。就在他留在京城继续攻读的时候，中国在甲午战争中败给了日本，被迫签订了丧权辱国的《马关条约》。在北京的知识分子首先行动起来，要求变法维新，寻找富国强兵的新路。周学熙深受影响，决定放弃科举考试，投身实业。他的想法得到了父亲的支持，在1897年顺利地进入了河北开平矿务局，负责在上海推销煤炭的工作，第二年升任开平矿务局会办，不久又升任总办。
    开平矿务局是当时中国规模较大的新式煤矿，使用的是外国进口的机器，生产的是优质煤炭，日产量达到五六百吨。煤矿生产用不着周学熙太费心，他的目光就转到了水泥上面。当时军事工业和民用工业发展都很快，水泥需要量越来越大，可国内却没有一家水泥厂，全部要靠进口，而且价钱非常贵。清政府曾经试图在河北唐山开办水泥厂，因为经营不善，不久又停办了。周学熙看着外国人独占中国的水泥市场，心里很不舒服，经过调查，他认为国产水泥成本虽高，但还是要比进口便宜，所以向清政府要求重新开办唐山水泥厂，并且在当地找到了合适的原料。
    一切准备就绪，眼看水泥厂就要开工了。这时，义和团运动爆发，紧接着八国联军入侵中国。在混乱中，英国商人连吓带骗，从开平矿务局督办张翼手中，以极低的代价"买"去了开平矿务局和唐山水泥厂。当时周学熙不在矿上，他回来后，英国商人为了手续完备，又企图诱骗他在卖矿契约上签字。周学熙看破了他们的阴谋，不顾他们的威胁，断然拒绝签字，并愤而辞去了总办职务，表现了一个正直的中国人的民族气节。
    1901年秋天，周学熙被清政府派往山东济南。当时山东巡抚袁世凯正在推行教育改革，废除科举，提倡"实学"，筹办山东大学堂，便委任他当大学堂的总办。周学熙采取了中外结合的教学方法，一方面以中国的传统道德约束学生，一方面大量教授西方科学知识，决心运用西洋科技来振兴中国。袁世凯非常赏识周学熙办学堂中表现出来的才干，不久他调任直隶总督兼北洋大臣，也就将周学熙调到天津。从此，周学熙以天津为基地，开始创办北洋实业。
    由于八国联军的疯狂掠夺，天津的经济遭受了巨大的损失，大批的银钱都被抢走，所以当时最迫切的问题就是缺少货币；而北洋机器局造币厂也毁于战火。袁世凯当即委派周学熙为北洋银元局总办，要他尽快建成造币厂，铸出铜元。周学熙四处勘查，利用一座寺庙的废墟，修建厂房，招募工匠，改造机器，亲自设计铜元的式样，仅仅用了73天，就建成了造币厂，铸出铜元150万枚。这一方面满足了市场流通的需要，一方面也获得了巨大的利润。周学熙就利用这笔钱发展工商实业。袁世凯十分高兴，认为他是不可多得的人才，将北洋一切工商业都交给周学熙主持，使周学熙能够充分施展他的才能。
    1903年春天，周学熙专程到日本考察，在40多天里，马不停蹄，考察了几十个不同的行业和不同规模的工矿企业、商业、金融财政部门，以及几十所不同类型的学校。这使他眼界大开，同时也使他认识到，日本通过明治维新，在短短几十年间，能一跃而为世界强国；我们中国只要坚持变法维新，也就一定能改变贫穷落后的面貌。
    回国以后，周学熙就积极倡议，成立了直隶工艺总局，并毛遂自荐，担任了总办。他从日本的经验中得出一个结论，要想国家富强，就必须发展工业；而发展工业，又必须有三个条件：一是资本，二是人才，三是机器设备，而后两个条件都要以第一个条件为基础。所以，他从上任开始，就有计划地筹集资金"兴工办学"。从1903年到1908年的5年里，他先后筹集了几百万两白银扶持官营和商办的企业。同时，又创办了高等工业学堂，分设化学、机器、绘图等六科，培养技术人才，并要求所有学员都学习外语。此外，他还用"请进来"的办法，招募英国和日本有真才实学的技术专家，以重金收买他们的技术和知识；用"派出去"的办法，选择优秀学员派往日本留学。这些人后来都成为北洋实业的骨干力量。
    周学熙的这些做法，却受到了一批顽固的封建官僚的强烈反对，他们联名上告，攻击周学熙的"新政""违反民意"。狡猾的袁世凯故意把这些诬告状批转给周学熙。周学照看后非常气愤，当时就准备到总督府去向袁世凯申辩，但是走在路上，他渐渐冷静下来，意识到袁世凯是在耍手腕，便明智地调头回家。他也给袁世凯写了一个呈文，只字不提诬告的事，只说要振兴直隶的工商实业，必须从"开通民智"人手；而民智不开，实际上是因为"官智不开"，所以他建议，今后对州县官吏，在任用之前，一律要先到日本考察3个月，让他们亲身受一受教育，对兴学、办厂、经商有一定认识，然后经过考试合格，才能正式任用。
    袁世凯看到呈文后笑了，他很欣赏周学熙的机智，并且接受了周学熙的建议。这场由反对新政开始的斗争，结果反而被周学熙利用，成了推广新政的机会！
    这时，英国人诈骗开平煤矿的事，终于暴露出来了。由于当事人张翼和慈禧太后有亲戚关系，所以清政府并没有严厉追究张翼的责任，只责成他收回开平煤矿。1904年10月，张翼到伦敦向国际法庭起诉。然而当时英国海军迫切需要东方的煤炭基地，所以法庭虽然承认英国商人有欺骗行为，却仍然将开平煤矿判给英方。清政府不敢得罪英国，只得作罢。在这种情况下，周学熙提出了努力收回部分权益的建议，也就是先收回他曾经试图复建的唐山水泥厂。
    周学熙这样说是有根据的，因为，当初他筹划复建水泥厂时，曾经聘请了一位德国技师，名叫汉斯。周学照经过考察，感到汉斯确有真才实学，所以对他非常信任，并给予较优厚待遇。汉斯是个正直的工程师，工作非常出色。他看到英国商人骗取开平煤矿，对这种卑鄙行径十分痛恨，便主动果断地将唐山水泥厂的资料文件全部保管起来，拒不交给英国人。面对英国人重利诱惑，他明确地答复说："这是中国的企业，所有的文件资料属于中国人。我受周学熙先生的礼聘管理这个企业，决不能做背叛雇主而谋取私利的事！"后来，他又将这些资料全部交到了周学熙的手中。所以，英国人虽然占据了唐山水泥厂的地盘，但一直没有取得这个厂的产权。经过一再交涉和斗争，到1906年农历七月初七，唐山水泥厂终于回到了中国人手中。周学熙带着工人在厂门口大放鞭炮，庆祝这一胜利。
    接着，周学熙一边整顿旧厂，一边筹建新厂，并改名为"启新洋灰公司"。在汉斯的帮助下，他制定了详细的发展计划，工厂很快恢复了生产。由于当时全国只有这一家水泥厂，产品质量又好，所以销路很畅。启新水泥很快被全国重大的建筑工程所采用，津浦铁路上的淮河铁路桥、黄河大桥，京汉铁路上的洛河铁桥，北宁铁路上的渭水铁桥，以及青岛、烟台、厦门、威海等地的海坝、码头，用的都是启新生产的马牌水泥；北京图书馆、辅仁大学、燕京大学、大陆银行、交通银行、河北体育馆、上海邮政总局等当时的有名建筑，也都是用马牌水泥建造的。经过几十年的风风雨雨，这些建筑大部分仍然完好无损，与现代化的高楼大厦并肩挺立。
    外国商人、特别是日本商人为了争夺中国水泥市场，与启新公司展开了一场殊死的竞争大战。日本商人仗着日本水泥产量高、质量好，又离中国最近，大量运到中国倾销。为了挤垮启新公司，他们孤注一掷，拼命压低价格。他们的水泥在日本的销售价是每袋2.97两白银，运来中国的运费合到每袋2.5两白银，但他们却以每袋3两白银的价格出售，也就是说每卖出一袋就要亏损白银2.47两。这是一场不见刀光血影、没有呐喊冲杀的战争。启新公司也及时采取了应付措施，将原来每桶的售价2.25两白银降到1.55两白银，袋装水泥从每包1两白银降到0.7两白银。由于周学熙十分重视生产设备的更新与改良，启新公司的水泥生产在产量和质量上不断提高，成本不断降低，并且多次在国际赛会、博览会及国内展览会上获得奖章和奖状，所以日本商人那种自杀式的倾销，最终是搬起石头砸了自己的脚。启新公司垄断中国的水泥市场达14年之久，销量达到全国水泥总销量的92％以上。
    启新公司的成功，为多灾多难的中国民族工业争了光，也为中国人在国际上赢得了宝贵的荣誉。
    尽管如此，周学熙仍时时不忘收回开平煤矿的使命。1907年，他发现英国人又在开平煤矿周围进行勘查，企图开设新矿，更大规模地掠夺中国的经济资源。周学熙当机立断，说服袁世凯建立滦州煤矿，将开平矿区四周有煤层的地区全部划入滦州矿区，以中国的滦州煤矿来制约开平煤矿。仅仅几个月的时间，"滦州煤矿有限公司"的牌子就正式挂出未了，并由周学熙担任总经理。由于直隶各界人士对英国人以卑鄙手段骗取开平煤矿都很愤怒，所以对中国人自办的滦州煤矿都积极支持，纷纷投资入股，使滦州煤矿很快就筹集到足够的资金。
    开平煤矿周围竖起了一座又一座土矿井。滦州公司的煤矿经理赵元理是个非常能干的人，他早就佩服周学熙的为人和办事效率，他也是一个工作起来不要命的角色。他不等新式采煤机械运到，就先以土法上马开采，最先建成的是陈家岭矿井，每日生产煤1700多吨；随后又在印子沟、桃园、赵各庄、狼尾沟等地开挖了矿井，并在各矿之间建成了专用铁路，安装了电话。与此同时，周学熙派精通德文的得力助手李希明到德国订购适合滦州煤矿使用的最新式采煤机械。滦州煤矿安装使用了这些最新采掘机器后，如虎添翼，产量猛增，又因为所产煤炭质量比开平煤好，在市场上大受欢迎，对开平煤矿形成了很大的威胁。