新中國首任總理周恩來與張伯苓交往近四十年，於私，是師生情誼；於公，屬統戰範疇。
1913年暑假，周恩來考入南開中學。因其品學兼優，社會活動能力強，給張伯苓留下了深刻印象。周恩來當時家境清貧，張伯苓就免去了周恩來的學費、書費、宿費，讓其業餘時間幫學校做抄寫、刻字。兩人常常深入交談，涉及社會問題和國家大事。
1917年6月，周恩來中學畢業，到日本留學一年多，隨後的俄國十月革命，讓周恩來接觸了新思潮。1919年五四運動前夕，周恩來回到天津，用新的宇宙觀觀察中國和世界後，對南開教育提出了建議。雖然周恩來對張伯苓一如既往的敬重和熱愛，但還是尖銳的提出了自己的意見，批評張伯苓的某些做法，指出了南開教育的弊端。
後來，張伯苓通過考察研究，也深感南開教育亟需革新，隨後創辦大學也意在摸索教育新路。
1919年9月南開大學成立，張伯苓準予周恩來免試入文科學習。當年12月，他委托周恩來在修身班上向全校師生宣布改革大綱。這是兩人彼此信任和支持的象征。
“西安事變”中，周恩來以共產黨代表的資格與國民黨談判，終於迫使蔣介石接受了“停止內戰，聯合抗日”的條件。南開大學為此召開了慶祝大會，張伯苓在會上說：“‘西安事變’這麽解決好，咱們的校友周恩來起了很大作用，立了大功。”
1938年7月，他擔任第一屆國民參政副議長，常駐南渝中學(重慶南開中學)的津南村，廣交各方人士，使津南村成了當時社交活動的中心。同年底，周恩來作為中共代表到重慶，也把重慶南開中學作為鞏固和發展抗日統一戰線工作的重要陣地之一。
1944年南開建校40周年，也是張伯苓68歲壽辰。10月17日，校友們紛紛來到沙坪壩，參加校慶並為老校長祝壽。