周深的獨特嗓音是天生的，紮實的唱功和高唱商是後天努力的。
周深是童聲底子的中性嗓，和女聲嗓有區別。他的嗓音是那種像女聲，也有細微的童聲，還有成熟小男生的聲音，三種嗓音混合後的嗓音，因此他在低中高三頻段的聲音上，會有很多微妙的變化，低音區偏“男聲”少年音，高音區偏“女聲”。周深的‘女聲’絕不是像單純聽女聲那樣，而是比一般傳統的女聲可能要更有深度，更富有層次美。另外，他音域比一般男性高，擅長用弱混和氣聲唱歌，加上天賦音色純淨，可以唱出女聲的感覺。而且，混聲唱歌會有空靈感，所以很多人覺得他音色空靈婉轉。（整理自網友觀點）
周深也是能唱“男聲”的，而且也很好聽，他唱中低音的歌時音色有點像林俊杰，比如他去年929生日直播唱的《編號89757》【【周深/卡布】9.29生日特別直播全程高能_嗶哩嗶哩 (゜-゜)つロ 乾杯~-bilibili】很有磁性也很好聽，但畢竟低音不是他舒適的音區所以就比較少展示出來吧。
周深平時唱歌用的是本音，但他也可以用偽聲模仿各種男女老少的聲音。【【周深/卡布】優朋星娛樂專訪清唱CUT_嗶哩嗶哩 (゜-゜)つロ 乾杯~-bilibili】
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