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.[cần dẫn nguồn]

Lên cấp ba, Châu Thâm được nhận vào Trường Trung học Số 6 Quý Dương. Tại 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.[cần dẫn nguồn]

Sau khi tốt nghiệp cấp ba, Châu Thâm sang Ukraina để học nha khoa, nhưng sau đó đã tự quyết định chuyển sang Học viện Âm nhạc Quốc gia Lviv để học Bel Canto,[1] 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.[cần dẫn nguồn] Sau đó anh chính thức chuyển sang chuyên ngành Bel Canto, luyện giọng nam cao (tenor). Thầy giáo dạy anh là Roman Vitoshinsky (tên Ukraina: Вітошинський Роман Зенонович) - ông là giọng nam cao trữ tình với âm sắc độc đáo, được ví như giọng ca thiên thần, là nghệ sĩ độc tấu hàng đầu của Nhà hát Opera và Ba lê Quốc gia Lviv. Châu Thâm tốt nghiệp loại A, thành tích xuất sắc của Học viện Âm nhạc Quốc gia Lviv vào tháng 6 năm 2016.[2] Sau đó, anh chính thức trở về hoạt động ở thị trường âm nhạc Trung Quốc.