หลังจากได้รับเหรียญทองโอลิมปิก 2012 แล้ว โจว ซื่อหมิง ได้เปลี่ยนมาชกมวยสากลอาชีพ โดยหวังที่จะเป็นแชมป์โลกคนแรกของประเทศจีน[1] (แต่แชมป์โลกมวยสากลอาชีพชาวจีนคนแรก คือ สฺยง เฉาจง ซึ่งเป็นแชมป์โลกในรุ่นมินิมัมเวท ของสภามวยโลก (WBC) โดยชนะคะแนนมาจากการชกชิงแชมป์ที่ว่างในปลายปี ค.ศ. 2012 ที่คุนหมิง) โดยโจว ซื่อหมิง ได้เซ็นสัญญาเป็นนักมวยในสังกัดท้อป แรงค์ โปรโมชั่น ของบ๊อบ อารัม โปรโมเตอร์ชาวอเมริกัน โดยเข้าค่ายฝึกซ้อมที่สหรัฐอเมริกา โดยมี เฟร็ดดี โรช เป็นเทรนเนอร์ ซึ่งการชกครั้งแรกมีขึ้นในวันที่ 6 เมษายน ค.ศ. 2013 ที่เดอะเวเนเชียนมาเก๊า[14] โดยที่ โจว ซื่อหมิง สามารถเอาชนะคะแนน 4 ยก อีเลียสซา วาเลนซูเอล่า นักมวยชาวเวเนซุเอลา อายุ 18 ปีไปได้[15]

ต่อมาได้เป็นแชมป์อินเตอร์เนชั่นแนลรุ่นฟลายเวท ขององค์กรมวยโลก (WBO) ได้แชมป์โดยชนะคะแนนไปแบบเอกฉันท์ 10 ยก ต่อ ลุยส์ เดอ ลา โลซา นักมวยชาวโคลัมเบีย [16] โดยการชกครั้งที่ 6 นั้น เป็นการเอาชนะคะแนน ขวัญพิชิต 13 เหรียญเอ็กซ์เพรส นักมวยชาวไทยไปได้ ในปลายปี ค.ศ. 2014 ซึ่งเป็นการชกเพื่อหาผู้ชนะเพื่อไปชิงแชมป์โลกตัวจริงต่อไป ถึงแม้โจว ซื่อหมิง จะเป็นฝ่ายชนะขวัญพิชิตไปได้อย่างขาดลอยก็ตาม และได้นับ 8 ถึง 4 นับ แต่ก็มีแผลบวมแตกจากการถูกศีรษะชนและถูกหมัดของขวัญพิชิต[17]

โจว ซื่อหมิง ได้ขึ้นชกชิงแชมป์โลกครั้งแรกในรุ่นฟลายเวท ของสหพันธ์มวยนานาชาติ (IBF) กับ อำนาจ รื่นเริง เจ้าของตำแหน่งชาวไทย ซึ่งเคยเป็นคู่ปรับเก่ากันมาก่อนสมัยชกมวยสากลสมัครเล่น ที่เดอะเวเนเชียนมาเก๊า ในวันที่ 7 มีนาคม ค.ศ. 2015 โดยเป็นรายการใหญ่ภายใต้ชื่อรายการว่า "โชว์ดาว์แอตแซนด์" (Showdown at Sands) ซึ่งทั้งคู่ในการชกมวยสากลสมัครเล่นเคยพบกันทั้งหมด 3 ครั้ง และโจว ซื่อหมิง เป็นฝ่ายเอาชนะอำนาจไปได้ 2 ครั้ง และแพ้ 1 ครั้ง[18] ผลการชกปรากฏว่า อำนาจเป็นฝ่ายเอาชนะไปได้อย่างเป็นเอกฉันท์เมื่อครบ 12 ยก ด้วยคะแนน 116-111 จากกรรมการทั้ง 3 ท่าน ถึงแม้ว่าโจว ซื่อหมิง จะได้นับ 8 อำนาจในช่วงยกที่ 2 ก็ตาม ทำให้ โจว ซื่อหมิง แพ้เป็นครั้งแรกในการชกมวยสากลอาชีพ ทำให้มีสถิติชก 7 ครั้ง ชนะ 6 ครั้ง แพ้ 1 ครั้ง เป็นการชนะน็อก 1 ครั้ง[19]

ต่อมาในปลายปี ค.ศ. 2016 โจว ซื่อหมิง ได้ชิงแชมป์โลกเป็นครั้งที่สอง โดยชิงในรุ่นฟลายเวท ขององค์กรมวยโลก (WBO) ที่ว่าง โดยพบกับขวัญพิชิต 13 เหรียญเอ็กซ์เพรส ซึ่งเป็นคู่ปรับเก่า ที่ลาสเวกัส สหรัฐอเมริกา และคราวนี้เป็นฝ่ายเอาชนะคะแนนไปได้เป็นเอกฉันท์เมื่อครบ 12 ยก ด้วยคะแนน 120-107, 120-107 และ 119-108 เพิ่มสถิติชกอาชีพเป็น 10 ครั้งชนะ 9 ครั้ง และทำให้เป็นแชมป์โลกไปในครั้งนี้[20] แต่ในการป้องกันตำแหน่งครั้งแรกกับ โช คิมุระ ผู้ท้าชิงชาวญี่ปุ่น ในปลายเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2017 ที่โอเรียลทอลสปอร์ตส์เซนเตอร์ ในนครเซี่ยงไฮ้ ปรากฏว่าเป็นฝ่ายแพ้น็อกในยกที่ 11 ทำให้เสียตำแหน่งแชมป์โลกไปทันที และเสียสถิติการชกเป็นการแพ้ครั้งที่ 2[21]