A dél-kínai Huajjüanban (Huaiyuan) elszegényedett mandarincsaládba született, nagybátyja nevelte fel. 1917-ben Japánba ment tanulni, az 1919. május 4-i diáktüntetések nyomán tért haza, a diáksajtót és a propagandát szervezte. Letartóztatták, szabadulása után Franciaországba ment, ott ismerkedett meg a kommunizmussal. Hazatérve 1924-ben részt vett a kuomintangista népi forradalomban, melyet a kommunisták is támogattak.
Pártbéli karrierje gyorsan ívelt felfelé. 1927-ben a Központi Bizottság katonai osztályának élére került, az általa szervezett munkásfelkelésnek köszönhetően vették be a Kuomintang csapatai Sanghajt - amelyek aztán szembefordultak és leszámoltak a kommunistákkal. Csou a továbbiakban a Központi Bizottság, majd a Politikai Bizottság tagja lett.
1932-ben már a Vörös Hadsereg politikai biztosa, ekkor még szemben állt Mao Ce-tunggal (Mao Zedong), de később szövetséget kötöttek. Miután Csang Kaj-sek (Jiang Jie-shi) kiszorította a kommunistákat, és 1934-ben megkezdődött a hosszú menetelés Észak-Kína felé, Mao a párton belül magához ragadta a hatalmat és átvette Csoutól a hadügyek vezetését.
A japánok ellen a Kuomintanggal együtt vívott későbbi közös harc, majd a 2. Világháború befejezését követően e szövetség felbomlása és a Kuomintang ellen vívott polgárháborúban aratot győzelem után az 1949-ben megalakult a Kínai Népköztársaságban Csou kormányfő és külügyminiszter lett. Haláláig állt a kormány élén, a külügyi tárcát 1958-ig vezette. 1954-től az államtanács elnöke volt, 1956-ban a párt egyik alelnöke lett. Maót mindvégig támogatta, de számos alkalommal próbálta mérsékelni a vezető sokszor irreális politikáját és túlkapásait, többek közt a Nagy Ugrás gazdasági vonatkozásaiban és a kulturális forradalom idején is.
Diplomataként nagy tekintélye volt, meghatározó szerepet játszott az indokínai helyzetről tartott 1954-es genfi konferencián, majd rá egy évre az ázsiai és afrikai országok bandungi értekezletén. 1957 januárjában Budapesten is megfordult, s az 1956-os forradalom résztvevői elleni megtorlást sürgette. Többször járt Moszkvában, a két kommunista nagyhatalom elmérgesedő vitáiban a pekingi vezetést képviselve, de szerepe volt 1969-ben a két kommunista hatalom között fenyegető fegyveres konfliktus elhárításában is.
Lin Piao 1971-es bukását követően Mao után ő lett Kína második embere, 1971-ben kínai részről ő tárgyalt Kissingerrel a Nixon elnök következő évi, világpolitikai fordulatot hozó kínai látogatásának előkészítéséről. A 1970-es években kiállt a korábban félreállított, majd általa a kormány második emberévé tett Teng Hsziao-ping mellett, már súlyos betegként Maónak írt levelében támogatta Teng kormányfővé való kinevezését. Utóda mégsem Teng, hanem - legalábbis egy időre - Hua Kuo-feng lett.
A hagyományos konfuciánus értékekben hívő, népszerű Csou En-laj ellentétben más kínai vezetőkkel, készségesen adott interjúkat, és azt a benyomást keltette, hogy szívesen találkozik és tréfálkozik újságírókkal. .
Csou En-laj rákban halt meg 1976. január 6-án. Mao csak hónapokkal élte túl őt. Sokan úgy tekintettek Csoura, mint aki mérsékelte a maoizmus okozta károkat, a "kulturális forradalom" anarchiája idején egyben tartotta az országot, és fontos szerepet játszott abban, hogy az ő és Csou halála után Teng Hsziao-ping józanabb irányvonala mégis felülkerekedhetett 1978-tól - mások szerint viszont Csou nem lépett fel elég határozottan Maóval szemben
