Вихованець клубів «Клан Ювеніл», «Клуб Спорт Норте Амеріка» та «ЛДУ Кіто». Саме під час виступів в останній з вище вказаних команд, у 2021 році його підвищили до першої команди, але так і не дебютував в еквадорській Серії А. У 2020 році відданий в оренду до «Атлетіко Кін» з Сегунда Дивізіону.
З середини квітня 2023 року «Шахтар» проводив переговори щодо трансферу Деніля Кастільйо[4][5][6][7]. 24 квітня 2023 року перейшов до донецького клубу[8][9], з яким підписав контракт до 2028 року[10]. При цьому став першим гравцем «ЛДУ Кіто», який на момент переходу не зіграв жодного офіційного матчу за першу команду[11]. Приєднався до клубу у липні, напередодні старту нового сезону[12][13][14]. У футболці «гірників» дебютував 29 липня 2023 року в переможному (2:1) виїзному поєдинку 1-го туру Прем'єр-ліги України проти харківського «Металіста 1925»[15]. Деніль вийшов на поле на 89-й хвилині замість Данила Сікана[16][17]. Загалом у першій половині сезону 2023/24 Кастільйо провів за «гірників» лише шість поєдинків, у яких відіграв 41 хвилину, так і не ставши основним гравцем, через що у січні 2024 року його було віддано в оренду до сербського «Партизана»[18]. Там до кінця сезону він зіграв 15 поєдинків, забив 2 голи та віддав один асист[19].
26 червня 2024 року за 4 млн. євро перейшов у данський «Мідтьюлланн»[20].
