Né à Bogota, en Colombie, d'un père suédois, Lou Castel est apparu dans quantité de films (plus de 80) de nationalités, genres et budgets variés. Au cours de sa longue carrière il a joué tant en Italie qu'en Allemagne et en France.

C'est Marco Bellocchio qui le fait débuter dans l'Italie des années soixante avec Les Poings dans les poches, rôle extrême qui marquera durablement son emploi au cinéma, puisqu'on en trouvera des résurgences jusqu'à ses interprétations des années 90, dans La Naissance de l'amour de Philippe Garrel et Irma Vep d'Olivier Assayas notamment.

Lou Castel s'oriente vers un cinéma sans compromis, militant, engagé et éclectique. Il apparaît ainsi dans plusieurs westerns italiens, dont El Chuncho de Damiano Damiani. Au cours des années 70 et 80 il collabore avec de grands réalisateurs européens : Fassbinder (Prenez garde a la sainte putain), Chabrol (Nada), Wenders (L' Ami américain), Raoul Ruiz (L' Ile au trésor).

Il retrouve Marco Bellocchio en 1982 pour Les Yeux, la bouche, avant d'entamer sa collaboration avec Philippe Garrel dans Elle a passé tant d'heures sous les sunlights.... Il oriente ensuite exclusivement sa carrière vers le cinéma d'auteur français. On le retrouve alors chez Siegfried dans Louise (take 2), Emmanuelle Bercot dans Clément ou Bertrand Bonello dans Tiresia.

En 2005, Lou Castel interprète le philosophe Jean-Jacques Rousseau dans L' Etoile violette. Puis il tourne aux côtés de Luis Rego dans le premier film du cinéaste expérimental Joseph Morder, El Cantor. Deux ans plus tard, il joue aux côtés de Mathieu Amalric dans La question humaine, puis aux côtés d'Isabelle Huppert dans Médée Miracle.