Där blir han stallkamrat med finländaren Valtteri Bottas, som lämnar Mercedes.
– Beslutet är avgörande för företagets framtid, säger stallchefen Frederic Vasseur om att ta in Zhou.
Det kanske främsta skälet för Alfa Romeo att skriva kontrakt med formel 2-föraren är att komma in på den kinesiska marknaden.
– Det handlar inte enbart om att han är kines, men det kommer att bli en megaskjuts för företaget, för sponsorer och jag tror även generellt för formel 1, säger Vasseur.
Alfa Romeo ligger nia och näst sist i årets F1-säsong. Zhou ligger tvåa i formel 2-mästerskapet med chans på världsmästartiteln. Han är också testförare för formel 1-stallet Alpine.
Zhou säger i ett uttalande att det är en dröm som blir sann.
"Att bli den första kinesiska föraren i formel 1 är ett genombrott för kinesisk motorsport", säger han.