Arquitecto y urbanista español. Hijo del escritor Carlos Fernández Shaw,​ que murió en 1911, cuando Casto era un adolescente, y de Cecilia Iturralde Macpherson, quedando a cargo de su tío materno Daniel Iturralde. Hermanos: Guillermo, Rafael, Cecilia, Juan Antonio, Carlos y Daniel Fernández-Shaw Iturralde. De 1900 a 1911 estudió en el Colegio de la Concepción, con alguno de sus hermanos. Comenzó los estudios de Ingeniería de Minas, que abandonó para ingresar en la Escuela de Arquitectura en 1913, acabando la carrera con veintitrés años. Entre su profesorado tuvo a Ricardo Velázquez Bosco, Modesto López Otero y Antonio Palacios, su maestro. Al final de la carrera trabajó con Antonio Palacios en el concurso del Círculo de Bellas Artes de Madrid como jefe de delineación. Fue Palacios quién le recomendó trabajar con los hermanos Otamendi (Julián y José María), que le incluyeron en su "Compañía Madrileña Urbanizadora", donde logró una plaza de arquitecto en colaboración con Julián Otamendi. En 1922 se casó con María Josefa Fernández Oronoz y fueron padres de su hija Conchita. Ingresó en el Ateneo madrileño y concluyó el Salto del Carpio, presa para la que diseñó las facetas arquitectónicas, recibiendo como premio la Medalla de Oro de Arquitectura en la Exposición de Artes Decorativas e Industriales Modernas (París, 1925). Durante la II República se organizó una gran exposición de sus obras racionalistas en el Círculo de Bellas Artes (1934-1935), del que fue socio y vocal de Arquitectura.

Los comienzos de la Guerra Civil los vivió en Madrid colaborando con la Cruz Roja, pero en 1937 salió de España y se dirigió a París, donde visitará la Exposición Internacional y mostrará el proyecto del Faro de Colón. Marchó después a Londres, donde su hermano Daniel era agregado cultural de la II República, para regresar finalmente a España por carencias económicas y presiones familiares.

Se trasladó a Cádiz para trabajar en el Arsenal de La Carraca como conservador, en calidad de ingeniero honorario de la Armada. En los años de posguerra repartió su actividad entre Madrid, Andalucía y Tetuán, capital del Alto Comisariado de España en Marruecos, dónde colaboró con Pedro Muguruza. A la Exposición Bienal Hispano Americana de Arte (Madrid, 1951) concurrirá con una propuesta de Palacio de Exposiciones y Congresos (Museo Vertical) de Madrid. En 1953 y 1954 mueren, respectivamente, su hermano Juan Antonio y su madre Cecilia. En 1957 enviudó su hija Conchita, que se trasladó a vivir con sus padres. Murió en Murió en San Lorenzo el 29 de abril de 1978, a los ochenta y dos años.

De sus maquetas, verdaderas esculturas, se conserva una excelente muestra en el Museo Nacional de Arte Reina Sofía. De los arquitectos españoles es la figura más representativa del futurismo, a lo que aunó su vocación de inventor.