Castelo Branco gia nhập quân đội Brasil năm 1918. Ông là sinh viên của trường quân sự Escola Militar de Realengo ở Rio de Janeiro, và năm 1921 ông gia nhập Trung đoàn 12 Bộ Binh tại Belo Horizonte. Năm 1927 ông trở lại trường quân sự của mình như là một hướng dẫn bộ binh. Ông được thăng lên làm thuyền trưởng năm 1938. Là một thuyền trưởng, ông đã học ở Anh.

Castelo Branco được thăng cấp một trung tá năm 1943. Trong Thế chiến II, ông là một đại tá của Lực lượng Viễn chinh Braxin, đã chiến đấu ở Ý chống lại Đức. Ông từng là "Trưởng bộ phận hoạt động" ("chefe de seção de operações") và được cho là đã trải qua 300 ngày trong các khu vực chiến đấu.

Sau đó, Castelo Branco đã viết nhiều nghiên cứu học thuật và các luận văn về tiến hành chiến tranh. Ông được bổ nhiệm làm Tổng tham mưu của quân đội do Tổng thống João Goulart năm 1963 và một viên chức dự bị vào năm 1964.