W 1955 podpisał kontrakt ze Scuderia Ferrari. Castellotti uczestniczył w 14 Grand Prix Formuły 1, debiutując 16 stycznia 1955 roku. Zdobył jedno pole position, 3 miejsca na podium i 19,5 punktu. Zdobywając pole position w Grand Prix Belgii 1955 w wieku 24 lat i 238 dni, został najmłodszym zdobywcą pole position w Formule 1; rekord ten pobił dopiero w Grand Prix Niemiec 1968 Jacky Ickx (23 lata i 216 dni).