Nació en Ancasti, Catamarca, hijo del matrimonio constituido por Rafael Castillo Arias y María de Jesús Barrionuevo Maturano. Cursó sus estudios en la Facultad de Derecho de la Universidad de Buenos Aires. Designado juez penal en San Nicolás de los Arroyos (provincia de Buenos Aires), entre los casos que debió resolver, se encuentra la condena a 8 años de prisión al gaucho Hormiga Negra, por un homicidio que luego se probó no había cometido.
En la carrera judicial llegaría a miembro de la Cámara de Apelaciones en lo Comercial antes de retirarse.
Dedicado a la docencia, se desempeñó como profesor y decano en la UBA (Universidad de Buenos Aires) entre 1923 y 1928.
Había contraído matrimonio en Buenos Aires el 14 de septiembre de 1903 con María Delia Luzuriaga Chaves (1881-1955), con quien tuvo seis hijos: Ramón en 1904, Horacio en 1905, María Delia en 1908, Carmen Haydée en 1913 y los mellizos Jorge y Héctor en 1917, que fueron discapacitados.
En 1924, el propio Alvear lo nombró Administrador General de Impuestos Internos y en 1925, Ministro de obras públicas. Permaneció al frente de dicha cartera hasta que Alvear finalizó su mandato, en 1928.
En 1930 fue designado Gobernador interventor de la provincia de Tucumán por el gobierno de facto de José Félix Uriburu; fue senador nacional por su provincia, y luego Ministro del Interior entre 1932 y 1935. Durante su gestión como Ministro del Interior se vio envuelto en lo que se denominó escándalo de la CHADE, un resonante caso de corrupción sucedido en los años 1930, durante la llamada Década infame, con motivo de la concesión del servicio eléctrico de la Ciudad de Buenos Aires a la Compañía Hispano Americana de Electricidad (CHADE), durante su gestión logró convencer a legisladores de la Municipalidad de Buenos Aires para que otorgaran un contrato millonario a dicha empresa, tras lo cuál se denunció que los votos fueron comprados para favorecer a la empresa.
Renunció a este cargo para presentarse al cargo de vicepresidente de Roberto M. Ortiz en la fórmula de la llamada “Concordancia”, una transitoria alianza entre el Partido Demócrata Nacional, la Unión Cívica Radical Antipersonalista y el Partido Socialista Independiente, que triunfó en elecciones fraudulentas y asumió el poder el 20 de febrero de 1938.
Durante su desempeño como vice-presidente, el célebre "Escándalo de las Tierras del Palomar", alcanzó al Congreso de la Nación, al descubrirse una operación fraudulenta que había permitido la compra de terrenos para el Ejército a un precio sobre valuado, para luego repartirse comisiones entre legisladores. La prensa implicó a Ramón Castillo como uno de los responsables.
Cuando Roberto Marcelino Ortiz pidió licencia por graves problemas de salud -padecía una grave diabetes- en 1940, y luego de su acontecido fallecimiento el 15 de julio de 1942, Castillo asumió el poder para completar el período presidencial.
Castillo continuó la política exterior de su predecesor, manteniendo la neutralidad argentina en la Segunda Guerra Mundial, motivado por las tendencias proaliadas y progermanas que dividían al Ejército y a toda la sociedad argentina. La necesidad de mantener el abastecimiento marítimo lo llevó a promover la creación de la Flota Mercante del Estado. Tomó otras medidas de similar corte nacionalista, como la revocación de la concesión del puerto de Rosario o la creación de la Dirección General de Fabricaciones Militares.
En materia política llevó a cabo una política autoritaria, disponiendo de las carteras ministeriales con soltura y disolviendo el Concejo Deliberante de Buenos Aires ante las denuncias de corrupción en el mismo. Ese mismo año dispone la Intervención de la Provincia de Tucumán.4Su objetivo era consolidar su poder a través del Partido Demócrata Nacional como base partidaria de tinte conservador, disolviendo la Concordancia cuya continuidad estaba en duda, en razón de la política de lucha contra el fraude electoral llevada adelante por el Presidente Roberto Marcelino Ortiz. Esta última decisión política había sido apoyada por los radicales antipersonalistas, por los socialistas y por la Unión Cívica Radical del Comité Nacional presidido por Marcelo T. de Alvear. Ante el giro de la política del gobierno de Ramón Castillo, orientada hacia el retorno de un régimen conservador, los partidos políticos comenzaron a buscar confluir para luchar contra el previsible retorno del fraude electoral como arma política.
Ante este panorama, la élite política sufría transformaciones ante la desaparición de los líderes más influyentes hasta ese momento. En el caso de la U.C.R., el fallecimiento de Marcelo Torcuato de Alvear en marzo de 1942, dejó al partido sin un liderazgo definido, lo que inauguró una serie de conversaciones entre los partidos opositores para conformar un "Frente Popular" llevando la candidatura del expresidente General Agustín P. Justo, quien públicamente se había manifestado en favor de los Aliados y contrario a la política de neutralidad de la Argentina, presentándose como el líder de un movimiento de renovación institucional.
Ante este horizonte político, Castillo reforzó la estrategia de consolidar su poder a través de los conservadores mediante la toma del poder en las provincias, siendo el primer experimento en esta dirección, la intervención decretada al Colegio Electoral de la Provincia de Tucumán, en noviembre de 1942, a fin de evitar el triunfo de la candidatura del radical opositor Miguel Mario Campero. Lo inédito de esta decisión favoreció la dilación de la elección de autoridades provinciales para producir la caducidad legal del mandato del gobernador Miguel Critto y por lo tanto justificar la intervención definitiva de Tucumán (febrero de 1943).
Este retorno a las prácticas de amañamiento de la voluntad electoral y de práctica de la violencia como procedimiento común para solucionar conflictos, generó un precario equilibrio de poderes con las Fuerzas Armadas, las cuáles retornaron a un papel político activo. El fallecimiento de Agustín P. Justo, el 11 de enero de 1943, desarticuló la posibilidad de una alianza de los partidos opositores para bloquear el gobierno de Castillo,; mientras se encontraba en marcha la imposición de la candidatura presidencial conservadora de Robustiano Patrón Costas, quien se desempeñaba como presidente del Senado, y era un notorio empresario azucarero salteño.
La oposición entre «aliadófilos», «neutralistas» y «germanófilos» eran cada vez más acentuadas, llegando el gobierno de los Estados Unidos a lanzar una campaña durante el año 1942, calificando al gobierno argentino de fascista y favorable al Eje. La acusaciones se basaban en los subsidios que la embajada alemana otorgara a sectores de la prensa argentina y los tratos del gobierno con algunas firmas alemanas.5Castillo se mantuvo neutralista apoyado principalmente por el Ejército pero aislado de la Concordancia.
El fallecimiento de Agustín P. Justo dio un respiro a Castillo, sin embargo algunos dirigentes de la U.C.R.,- ya sin el liderazgo de Marcelo T. de Alvear-, junto a los socialistas y los demócratas progresistas intentaron proponer una candidatura presidencial unificada en la persona del Ministro de Guerra, el General Pedro Pablo Ramírez. Al tomar conocimiento de estas reuniones, Castillo pidió la renuncia a su Ministro de Guerra quién lo derrocaría el 4 de junio de 1943.
El golpe de estado se puso en marcha, la madrugada del 3 de junio de 1943, cuando las unidades del Ejército acantonadas en Campo de Mayo se dirigieron hacia el centro de Buenos Aires. En el camino, las unidades acuarteladas en la Escuela de Mecánica de la Armadas enfrentaron las columnas del Ejército, provocando numerosas víctimas. Pero las tropas sublevadas tomaron el control de la Casa Rosada y los principales edificios públicos ante la algarabía de la multitud.
En un primer momento, Ramón S. Castillo intentó preservar su gobierno, refugiándose en el buque "Drummond" e internándose en el Río de la Plata, pero regresó y fue detenido hasta su liberación semanas más tarde.
Quince meses después de su derrocamiento, el 12 de octubre de 1944 Castillo falleció en la provincia de Buenos Aires teniendo en su cuenta corriente únicamente 47 pesos con 25 centavos. El costo del sepelio ascendía a 290 pesos. Sus amigos tuvieron que pagarlo.