Nacque a Cavallino, in provincia di Lecce, il 20 gennaio 1811, primogenito del duca di Morciano e nonché marchese di Cavallino Domenico e della marchesa Maria Balsamo. Studia a Lecce presso il Collegio dei Gesuiti, ma la sua formazione culturale di stampo romantico-patriottico deriva soprattutto dal magistero della madre.

Nel 1848 mentre ricopriva l’incarico di segretario del Circolo Patriottico Salentino, sbocciarono le idee politiche del duca Castromediano, che predilige la Monarchia costituzionale: un’unica patria italiana con a capo il re sabaudo.
Sigismondo era un uomo piuttosto di pensiero che d’azione, ma la sua attività politica fu comunque intensa e decisa. Difatti, aderì alla Giovane Italia di Giuseppe Mazzini, e fu uno dei principali responsabili della sommossa antiborbonica scoppiata a Lecce il 29 giugno di 1848. Per aver partecipato ad essa fu accusato di cospirazione contro la monarchia borbonica, e il 29 ottobre dello stesso anno fu arrestato insieme ai compagni del Circolo Patriottico Salentino.
Il 2 dicembre del 1849 fu condannato, insieme ad altri amici, come il Verri e lo Stampacchia, a 30 anni da scontare nelle galere di Procida, Montefusco, Montesarchio, Nisida e Ischia.
Dieci anni dopo, Ferdinando II gli concesse l’esilio negli Stati Uniti. Ma mentre era in attesa dell’esilio nel porto di Cadice in Spagna, Castromediano riuscì a scappare insieme ad altri prigionieri politici, e ad imbarcarsi su di una nave per la Gran Bretagna. Arrivarono in Irlanda, ma pochi mesi dopo, Sigismondo e gli altri fuggitivi giunsero Torino, dove furono accolti e aiutati da Vittorio Emanuele II e da Camillo Benso di Cavour, diventando naturalmente sostenitori dell’annessione nel regno di Vittorio Emanuele II.

Dopo l’unità d’Italia, all’inizio del 1861 si tennero le prime elezioni generali per il Parlamento Italiano e Sigismondo Castromediano si candidò nel collegio di Campi Salentina e fu eletto deputato nazionale tra le file della Destra.

Nel suo incarico come deputato, Castromediano si preoccupa soprattutto di risolvere i problemi ritenuti più urgenti per il futuro delle province del sud d’Italia: i mezzi di trasporto e l’agricoltura.
A fine legislatura fece ritorno nel suo paese natale, ora rispettato e ossequiato dai suoi concittadini. Fu eletto Consigliere provinciale e operò per migliorare le condizioni sociali e culturali della sua terra, suggerendo anche miglioramenti agricoli e industriali.

Arricchì di libri la Biblioteca provinciale di Lecce e istituì il Museo archeologico, intitolato al suo nome: il Museo Provinciale “Sigismondo Castromediano, il più antico della Puglia, fondato nel 1868. Conserva molteplice testimonianze della civiltà messapica e degli insediamenti romani. Purtroppo, dopo la morte del duca Castromediano, il museo fu trascurato e molti dei suoi reperti andarono ad arricchire altri musei d’Italia, tra cui quello di Taranto, che col tempo diventò museo nazionale, a scapito del più antico museo di Lecce, che rimase tuttora Museo Provinciale.
Castromediano fu inoltre uno scrittore di buon livello, negli ultimi anni della sua vita raccolse le memorie della prigionia in un libro intitolato Carceri e galere politiche – Memorie. Inoltre scrisse una monografia storica su Cavallino rimasta per lungo tempo inedita.
Oramai stanco, egli non si muove più da Cavallino, dove svolge l’attività di Giudice Conciliatore fino alla morte, il 26 agosto 1895.