Acclamé dans le monde entier comme l'un des ténors les plus talentueux de sa génération, Castronovo a chanté dans les plus grands opéras tels le Royal Opera House, Covent Garden, Vienna State Opera, Berlin State Opera, Paris Opera, Bavarian State Opera, Munich, Theatre Royale de la Monnaie, Brussels, et bien d'autres, notamment les Festivals de Salzbourg et Aix en Provence. Son vaste répertoire s'étend des rôles de ténor dans les œuvres de Mozart telles Don Giovanni, Cosi Fan Tutte et La Flûte enchantée, ou d'autres grands opéras tels Lucia di Lammeroor, L’Elisir D’Amore ou encore La Traviata. Plus récemment, Castronovo a également été applaudi pour ses premiers rôles dans Faust, Romeo et Juliette, Rigoletto, La Bohème et The Rakes Progress.
Né à New York et élevé en Californie, Castronovo commence sa carrière en résidence à l'opéra de Los Angeles. Il est invité à rejoindre le programme Lindemann Young Artists Development Program du Metropolitan Opera et à l'automne 1999, il fait ses débuts au Metropolitan Opera en tant que Beppe lors de la première de I Pagliacci. Castronovo fait ses débuts en Europe au Savonlinna Opera Festival avec Don Giovanni. Il interprète ensuite le même opéra aux côtés de Daniel Barenboim au Berlin State Opera, puis en France il incarne Fenton (Falstaff) au Théatre du Capitole de Toulouse, et en Angleterre au London Proms 2002 avec L'Heure Espagnole de Ravel. Au cours de la saison 2003/2004, il fait ses débuts au San Francisco Opera, à l'Opéra de Paris et au Vienna State Opera, dans le rôle de Tamino (La Flûte enchantée); En septembre 2004, il se produit au Royal Opera, Covent Garden, pour incarner Ferrando (Così fan tutte). Il se produit par la suite en Italie au Teatro Carlo Felice, mais aussi à l'Hamburg State Opera, au Megaron d'Athènes, ou encore au Théatre Royale Monnaie à Bruxelles. Il est maintenant régulièrement invité dans tous ces opéras prestigieux, mais également à Berlin, Aix en Provence, Nice, Munich, Rome, San Francisco, Los Angeles. Il fait ses débuts au festival de Salzbourg dans le rôle de Belmonte à Entfuerung.
Castronovo a également prêté sa voix à des œuvres moins connues, comme Le Roi D’Ys (Mylio) à Toulouse ou encore Mireille (Vincent) de Gounod et Thérese de Massenet. En concert, il se produit régulièrement avec le Chicago Symphony Orchestra, le New York Philharmonic ou encore lors de concerts en Chine, au Japon, en Russie, en Suède et au Danemark.
