2022年巴林大赛上，周冠宇完成了首次出场，成为第一位在一级方程式排位赛和正赛出赛的中国车手。正赛中他第15位发车，最终以第10名结束比赛，拿到1个积分，成为第一位在F1正赛完赛并取得分数的中国车手。
在2022年日本大赛上，周冠宇在比赛的第二次进站后跑出最快圈，但最后以第16名完赛，未能获得最快圈积分。该最快圈速是他一级方程式职业生涯的首个最快圈。
2023年巴林大赛正赛，周冠宇再次跑出全场最快单圈，但因未能跻身前十名而未能获得这一额外积分。
2023年9月14日，阿尔法·罗密欧F1车队宣布在2024赛季将维持现有的车手阵容，周冠宇和车队续约。
2024年世界一级方程式锦标赛，周冠宇与博塔斯仍留在索伯车队。随着中国大赛重返赛程，周冠宇4月首次在家乡上海参加比赛。