A partire dall’opera del 1959 "Superficie nera a rilievo" pur nella costante fedeltà al mezzo artistico iniziale, la ripetizione dei pieni e dei vuoti data dalle ritmiche estroflessioni della tela, costituisce un percorso sempre nuovo, anche se coerente ed intenso. Anche nelle rare opere su carta è riuscito a realizzare il suo personalissimo stile di estroflessioni ritmiche. Ha partecipato a numerosissime mostre di rilevanza internazionale: la Biennale di Venezia nel 1964, 1966 e 2003, Documenta di Kassel nel 1968, al MoMa di New York nel 1965 e alla mostra "Identité Italienne" al centro G. Pompidou di Parigi.
Nel 1983 è a Palazzo Reale di Milano per la mostra “Arte Programmata e cinetica 1953-63”; nel 1994 è invitato alla mostra "The Italian metamorhosis" al Salomon R. Guggenheim Museum di New York.
Tra le mostre più recenti ricordiamo le personali nella Galleria Lia Rumma di Milano nel 1999 e quelle nella Galleria Fumagalli di Bergamo nel 1997 e nel 2001. Nel 2001 è invitato alle collettive "Materia/Niente", curata da Luca Massimo Barbero, alla Fondazione Bevilacqua La Masa di Venezia e a "Belvedere italiano- Linee di tendenza nell'arte contemporanea 1945/2001", curata da Achille Bonito Oliva, al Centre for Contemporary Art di Varsavia. Un'importante mostra antologica curata da Germano Celant è stata allestita alla Fondazione Prada di Milano nel 2001 e a Kettle's Yard a Cambridge nel 2002, anno in cui presenta il suo lavoro anche nella Galleria di Franca Mancini a Pesaro e in quella di Greta Meert a Bruxelles.
Nel 2004 espone a Parigi nella Galerie di Meo e nel 2005 al Museo Pushkin delle Belle Arti, a Mosca, viene allestita una sua mostra curata da Bruno Corà. Nel 2006 espone alla Galleria Lia Rumma a Napoli e all'Auditorium a Roma. Nel 2009 una serie di lavori recenti accostati ad un grosso nucleo di opere storiche sono proposte da Haunch of Venison a New York in una mostra curata da Adachiara Zevi mentre nella sede di Londra della stessa galleria le opere di Castellani vengono esposte in dialogo con quelle di Dan Flavin, Donald Judd e Günther Uecker. Il 13 ottobre 2010 Enrico Castellani riceve dal Principe Hitachi, Patrono Onorario della Japan Art Association, il Praemium Imperiale per la pittura, il più alto riconoscimento artistico a livello internazionale. Nel 2012, Castellani partecipa con altri sette artisti (Getulio Alviani, Pablo Atchugarry, Fernando Botero, Piero Guccione, Marcello Lo Giudice e Thomas Ruff) al progetto "Save the Mediterranean Sea" in collaborazione con Christie's London e la Prince Albert II of Monaco Foundation, a favore della salvezza dei nostri mari.
Le sue opere sono fra le più ricercate fra quelle del novecento italiano, con quotazioni che hanno raggiunto valori elevatissimi.