Pintor, escultor, desenhista, programador visual, nasceu em Uberlândia (MG), em 1926. Transferiu-se para São Paulo em 1941, onde estuda desenho com André Fort. Entre 1944 e 1945 trabalhou como desenhista técnico, e em 1948 formou-se em Química Industrial, época em que realiza seus primeiros trabalhos em pintura. Trabalha ainda como estagiário em estúdios de arte e em gráficas e, no ano de 1950, realiza seus primeiros trabalhos abstrato-geométricos. Em 1953 produziu as primeiras obras concretas, e no ano seguinte, com Hércules Barsotti, criou o Estúdio de Projetos Gráficos, onde trabalha até 1964. É um dos fundadores do movimento Ars Nova, realizando poemas concreto-visuais apresentados no Teatro Brasileiro de Comédia (TBC).

Foi co-fundador da revista Teatro Brasileiro, em 1955. Entre 1956 e 1957 fez cenários e figurinos para peças encenadas no Teatro de Arena e no Teatro Cultura Artística de São Paulo. Em 1957, recebeu prêmio da Associação Paulista de Críticos Teatrais e trabalhou como conselheiro-técnico da revista Vértice.

Viajou a estudo para a Europa em 1958. No ano seguinte, de volta ao Brasil, uniu-se ao grupo neoconcreto e fez sua primeira exposição individual na Galeria de Arte da Folha de S. Paulo. Foi membro do júri da Comissão Organizadora do Salão Paulista de Arte Moderna em 1959, e em 1960 participa da mostra Konkrete Kunst, realizada em Zurique.

No começo da década de 1960 integrou o Conselho Artístico da Galeria de Arte da Folha e a Association Internationale des Arts Plastiques da Unesco, em Paris. Foi co-fundador e membro da Associação Brasileira de Desenho Industrial e do grupo Novas Tendências. De 1966 a 1967 projetou estampas para tecidos.

Realizou pesquisa de construções em madeira, metal, inox e outros materiais com efeitos de cor e movimento, os chamados Objetos ativos, a partir de fins da década de 1950, evoluindo para a construção posterior dos Pluriobjetos. Em 2001 foi inaugurada a Sala Willys de Castro na Pinacoteca do Estado de São Paulo, com 43 obras do artista, entre desenhos, gravuras e pinturas.

Faleceu em São Paulo em 1988.