Fue ordenado de menores y  de subdiácono en Cuenca por el obispo D. Cruz Laplana y de sacerdote en la basílica de la Milagrosa de Madrid por el obispo de Málaga, D. Manuel González, ambos beatos.

Buen tenor y buen predicador, el P. Eleuterio inicio su apostolado sacerdotal en el santuario de los Milagros, en Maceda (Orense) de profesor e inspector del seminario menor.

En 1933 le nombraron subdirector del seminario en Hortaleza (Madrid). Era capellán de las Trinitarias y estudiaba con brillantez una carrera universitaria. Fue un sacerdote valiente y cumplidor de su deber. En la cárcel se hacía muy simpático por su ardor y espíritu religioso. Manifestaba deseos de salir de la cárcel para ayudar a la causa de la religión y decía que, aunque les mataran, vencería la causa de Dios. Fue martirizado quince días antes de cumplir los 33 años.

 El P. Eleuterio Castillo era uno de los 13 Paúles de Hortaleza conducidos en un camión a la Dirección General de Seguridad con el párroco, su hermano y dos padres Oblatos, el 21 de julio después de pasar la noche en el ayuntamiento del pueblo.

Amenazados de muerte desde el primer momento, se prepararon con la oración y la confesión sacramental. El 22 por la tarde ingresaron en la cárcel Modelo. Su hermana Felisa y su esposo Juan Alonso Hidalgo, guardia civil destinado en el cuartel general de Guzmán el Bueno, con vivienda en el mismo cuartel, buscaron la forma de ponerlo a salvo. Lo rescató un pariente con su carné, avalado por el sindicato único de sanidad (CNT-AIT) el día 31 de agosto del mismo año, pero en la puerta de la cárcel lo detuvieron y lo tuvieron retenido en una pensión hasta el 22 de septiembre que lo llevaron a la checa de las Milicias del POUM sita en el monasterio de las Salesas junto al cuartel. En la misma checa metieron a su cuñado, Juan Alonso, sin otro cargo que haber protegido al religioso.

En la madrugada del 3 de octubre de 1936 mataron juntos al P. Eleuterio Castillo y a su cuñado, Juan Alonso Hidalgo, debajo de la ventana donde dormían Felisa y sus cuatro hijos pequeños que oyeron perfectamente los tiros y llegaron a ver los cadáveres.

Leonor, la pequeña de los sobrinos, Carmelita descalza del monasterio de Loeches (Madrid), testificó en el proceso. Felisa reconoció los cadáveres de su esposo y de su hermano y los acompañó en el entierro. Los propios milicianos dieron muerte también al pariente sindicalista que había intentado su libertad.