周深的声音被形容为中性嗓，由童声、男声和女声混合而成，这使得他能够游刃有余地在不同音段上表现。他的嗓音美丽而富有层次感，偶尔还带有一些“空灵感”，这也是他受到好评的原因之一。
音色清澈空灵：周深的嗓音被描述为偏中性，具有清澈和空灵的特点1。
音域广阔：他的音域可以达到三个八度，从小字一组C到小字三组C，这使得他能够轻松地唱出女生范围内的高音，甚至更高的高音2。
真假声切换自如：周深能够在真声和假声之间灵活切换，根据歌曲的风格和情感来调整音色和音量，展现了他在声音控制上的高超技巧2。
保留童年嗓音：他没有经历过变声期，因此保留了童年时期清亮柔美且富有延展性和弹性的嗓音质地2。
独特的“深式唱腔”：周深被称为“身体调音师”和“一个人的唱诗班”，他能够让自己的声音千变万化，几乎可以以假乱真