2007年3月26日，她独自前往美国洛杉矶音乐学院进行短期进修，并以全A成绩毕业。回国后参与多首奥运歌曲的创作和演唱，并在北京2008年奥运会倒计时一周年主题曲《We are ready》中担任领唱之一；12月18日，以双碟连发形式推出《NOW》&《WOW》双子音乐专辑。该两张唱片最后双双进入台湾唱片销量排行榜G-music前10名，同时《NOW》获得得亚军的成绩，并于年底获得卓越网2007年度音乐销售排行榜华语音乐专辑榜冠军。2008年，受邀参与演唱了北京2008年奥运会倒计时100天主题曲《北京欢迎你》，参加多个奥运推介活动。3月29日，22岁的她获得“东方风云榜”最佳女歌手，4月12日，获得“MusicRadio中国TOP排行榜”最佳女歌手；12月31日，与乐林文化合约到期。
第5张音乐专辑《i鱼光镜》，专辑发行首周拿下台湾G-music唱片销量排行榜华语榜和综合榜的双榜冠军，破中国内地歌手冰封12年纪录，并于年底获得FAB华语唱片销量排行榜冠军以及星外星唱片年度销售排行榜内地榜冠军。专辑中的英文歌曲《I miss U missing me》由美国格莱美音乐人Diane Warren为其创作，这也是该音乐人首次为中国歌手亲自创作歌曲。
2011年4月11日，25岁的周笔畅凭《i鱼光镜》专辑获得“音乐风云榜”最佳女歌手，4月24日，获“MusicRadio中国TOP排行榜”最受欢迎女歌手、最佳唱片、最佳金曲等5项大奖；8月，其以500万身价代言美国舒尔音乐设备品牌。随后受邀赴美国纽约参加“VERSACE for H&M”时尚派对。10月，作为中国代表参加韩国亚洲音乐节； 11月12日，发行个人第6张音乐专辑《黑·择·明》，专辑发行后拿下台湾G-music唱片销量排行榜华语榜两周亚军。同年，作为“深圳名片”的周笔畅获邀在2011年深圳世界大学生运动会开幕式演唱歌曲《世界大不同》。
2013年初，曾收录于2010年《i鱼光镜》专辑中的英文歌曲《I miss U missing me》被英国歌手Leona Lewis翻唱，这也使周笔畅成为首位英文歌曲被欧美歌手翻唱的华语歌手；4月，作为中国艺人代表获邀参加美国Coachella音乐节；5月31日，周笔畅首次担任监制的个人第7张音乐专辑《Unlock》发行，并在北京、深圳等地举办“Unlock”同名演唱会。同年，因此专辑获得当当网及实体唱片销售门店FAB的2013年度销售榜总冠军，并在“音乐先锋榜”等颁奖礼上获得最佳女歌手、最佳专辑《Unlock》等奖项。成为囊括“音乐风云榜、东方风云榜、MusicRadio中国TOP排行榜、音乐先锋榜、中国原创音乐流行榜、香港新城国语力”六大颁奖礼最佳女歌手、最受欢迎女歌手、最佳专辑奖的中国内地歌手。
