Châu Thâm sinh ngày 29 tháng 9 năm 1992 tại Thiệu Dương, tỉnh Hồ Nam, Trung Quốc; sau đó chuyển đến sống tại thành phố Quý Dương, tỉnh Quý Châu. Từ thời tiểu học, giáo viên dạy nhạc đã phát hiện ra Châu Thâm có chất giọng đẹp và khi hát không bị lạc điệu nên đưa anh vào dàn đồng ca của trường. Nhưng lên cấp hai, khi các bạn nam xung quanh lần lượt vỡ giọng, Châu Thâm vẫn giữ giọng nói trong veo của trẻ con và bị các bạn trêu chọc là giống giọng nữ, khiến anh sợ hãi không dám hát trước mặt mọi người.

Lên cấp ba, Châu Thâm được nhận vào Trường Trung học Số 6 Quý Dương. Ở đây anh tham gia một cuộc thi hát và đoạt giải nhất, từ đó trở nên nổi tiếng trong trường, còn được một đàn anh khóa trên mời hát ca khúc mình tự sáng tác Sau cơn mưa không thấy em nữa (雨后你不见了), giúp anh lấy lại sự tự tin vào khả năng ca hát của mình.

Sau khi tốt nghiệp cấp ba, anh sang Ukraina để học nha khoa, nhưng sau đó đã tự quyết định chuyển sang Học viện Âm nhạc Quốc gia Lviv (Lviv National Musical Academy) để học Bel Canto, bất chấp sự phản đối của gia đình. Ban đầu anh học giọng nam trung (Baritone), vì giáo trình không thích hợp nên dây thanh quản bị tổn thương, rồi may mắn được chữa khỏi. Sau đó anh chuyển sang học giọng nam cao (Tenor) và tốt nghiệp vào tháng 5 năm 2016, từ đó chính thức trở về hoạt động ở thị trường âm nhạc Trung Quốc.