Sergio Castellitto a absolvit Academia Naționala de Artă Dramatică Silvio Amieo în 1978. El a început cariera de teatru în Teatrul public italian cu Masura pentru masura lui Shakespeare, la Teatro di Roma și cu alte roluri în piese de teatru, în marea tradiție a comediei italiene. Apoi a efectuat două stagiuni la Teatro di Genova, jucand rolurile Tuzenbach în Trei Surori a lui Anton Pavlovici Cehov și Jean, în piesa lui Strindberg, Miss Julie, regizat de marele regizor ceh Otomar Krejka.
Producția sa de Piccoli Equivoci de tinarul dramaturg italian Claudio Bigagli a fost un imens succes la Festivalul Dei Due Mondi în Spoleto. La acelasi festival, el a experimentat cu punerea in scena a piesei lui Peter Handke Infelicita Senza Desideri.
Castellitto a debutat în cinematografie în 1982, jucând alături de Marcello Mastroianni în L'Armata Ritorna, în regia lui Luciano Tovoli, care a fost urmat de Magic Moments cu Stefania Sandrelli. A obtinut, de asemenea, roluri principale în unele dintre cele mai bune filme ale unor tineri regizori, cum ar fi Marco Colti (Giovanni Senza Pensteri) și Fatina Felice (Sembra Morto Ma El singur Svenuto), pentru care Castellitto, de asemenea, a servit ca scenarist. În 1986, el a jucat cu Vittorio Gassman si Fanny Ardant în marea saga La Famiglia, regizata de Ettore Seola, care va merge pentru a produce un alt film cu Castellitto și Melato Mariangela numit Amore a Cinque Stelle. În Franța, a jucat în 1987 cu Alain Delon in Cinema și în filmul lui Luc Besson Paura e Amore (Dragostea si Frica). Începand din 1989, a jucat rolul principal al magistratului Dario De Santis în serialul TV Cane Sciolto timp de trei de ani, care i-a adus mare popularitate si obtinerea mai multor prestigioase premii italiene de televiziune.
De asemenea, a jucat în Colonne in Cronaca lui Carlo Vanzina în 1989. A jucat personajul principal Alberto în filmul Alberto Express a lui Arthur Joffe. În Italia, el a jucat rolul faimosului muzician italian Gioachino Rossini in filmul Rossini Rossini a lui Mario Monicelli și în același an a jucat rolul principal din filmul La Carne, regizat de Marco Ferren.
