Pier Giacomo Castiglioni wurde 1913 in Mailand als Sohn eines Bildhauers geboren. Er besuchte die Polytechnic in Mailand und schloss 1937 sein Architekturstudium dort ab.
Mit seinem älteren Bruder Livio gründete er 1938 in Mailand ein Architekturbüro, dem auch sein jüngerer Bruder Achille ab 1944 angehörte. Die drei Brüder interessieren sich gleichermaßen für Technik und Kunst. Nachdem sich Livio 1952 von der Gruppe gelöst hatte, arbeiteten er und Achille Castiglioni zunächst auf dem Gebiet der Ausstellungsgestaltung. Im Verlauf der fünfziger und sechziger Jahre organisierten sie grosse internationale Veranstaltungen wie die Mailänder Triennale.
1957 beteiligten sich die Castiglioni-Brüder in Como an der Ausstellung "Farben und Formen im Haus von heute" - frech mischten sie alte Möbel und eigene Entwürfe. Funktionalität ging ihnen dabei vor Ästhetik, Benutzbarkeit war ihnen wichtiger als ein elitäres Ambiente. Mit ihren Vorstellungen vom modernen, mobilen Wohnen irritierten sie die Fachwelt - heute gilt ihre Botschaft als visionär.
Ihre Ausstellungstätigkeit führte die beiden Brüder schnell zum Entwerfen von Möbeln und Beleuchtungskörpern. Eine fruchtbare Zusammenarbeit: Für Pionierfirmen wie Brionvega, Flos und Zanotta entstand eine Vielzahl an Produkten - von Sesseln über Regale und Tische bis zu Essbestecken und Geräten der Unterhaltungselektronik. Vor allem aber immer wieder Leuchten. So entwarfen sie einen der ersten Halogen-Deckenfluter: "Toio". Dabei kombinierten sie einen Autoscheinwerfer mit einem sichtbaren Transformator, während sie das Kabel in Angelrutenringen führten. Verfremdung pur. Einen grossen Wurf stellte auch das Modell "Arco" (1962; für Flos) dar: eine hybride Lösung zwischen Hänge- und Stehleuchte, bei welcher der Leuchtkörper wegen der grossen Ausladeweite auf einen schweren Marmorsockel montiert wurde.
Die Brüder Castiglioni hatten nicht nur durch ihre Designarbeiten großen Einfluss auf die nachfolgende Generation italienischer Designer. Pier Giacomo Castiglioni war ab 1946 bis zu seinem frühen Tod im Jahre 1968 Dozent für Design am Politecnico di Milano. Castiglioni arbeitete u.a. für Arteluce, Bernini, Brionvega, Cassina, Flos, Kartell und Zanotta; er erhielt zahlreiche Auszeichnungen, u.a. fünfmal den Compasso d'Oro.
Zahlreiche der Arbeiten von Achille und Pier Giacomo Castiglioni befinden sich in der Sammlung des Museum of Modern Art in New York.