Romain débarque à l'OL en juillet 2012 en provenance du FC Lyon.
Prêté à Bourg-en-Bresse (club partenaire de l'OL) pour la saison 2016-2017, Romain Del Castillo a été élément majeur de club de l'Ain. Il a notamment joué 37 matchs de Ligue 2 et inscrit 5 buts. Le 30 août 2017, le gaucher lyonnais est de nouveau prêté une saison dans un club de Ligue 2, cette fois-ci du côté du Nîmes Olympique.