Fue dos veces diputado federal, una senador y embajador de México ante Ecuador.
En 1967 fue elegido diputado federal por primera ocasión, en representación del Distrito 6 del Distrito Federal a la XLVII Legislatura que concluyó en 1970.
De 1976 a 1982 fue Senador por Durango en primera fórmula para las Legislaturas L y LI.
Ese año, fue elegido diputado por la vía plurinominal, siendo postulado por el Partido del Frente Cardenista de Reconstrucción Nacional.
Al iniciar la LIV Legislatura los diputados cuyo origen era la Corriente Democrática constituyeron un grupo parlamentario propio y Castillo Mena asumió su liderazgo; en 1989, al ser oficialmente fundado el PRD, este grupo parlamentario se convirtió en el propio del partido permanciendo en su coordinación hasta lo que debió haber sido el fin de la legislatura en octubre de 1991.