Tháng 3 năm 1960, tổng thống Mỹ phê chuẩn một kế hoạch lật đổ Castro của CIA. Kế hoạch này có ngân sách 13 triệu USD để huấn luyện một lực lượng quân sự bên ngoài lãnh thổ Cuba để tiến hành các hoạt động chiến tranh du kích. Tháng 9 năm 1960, Allen W. Dulles, Giám đốc CIA lúc đó, đã khởi xướng các cuộc đàm phán với mafia Cuba (những kẻ đang tức giận vì Castro đã đóng cửa các nhà thổ và sòng bạc ở Cuba) để tiến hành các vụ ám sát nhắm vào Fidel Castro. Cục Điều tra Liên bang được lệnh không tiến hành các cuộc điều tra chống lại nhóm mafia này tại Mỹ. Các đời thổng thống Mỹ tiếp theo vẫn theo đuổi chính sách ám sát Castro bằng các chiến dịch bí mật khác nhau.
Vào tháng 3 năm 1961, CIA giúp những người Cuba lưu vong tại Miami thành lập Hội đồng Cách mạng Cuba (CRC), do cựu Thủ tướng Cuba vào tháng 1 năm 1959, làm chủ tịch. Cardona trên thực tế trở thành tổng thống chờ đợi cho chính quyền Cuba hậu xâm lược. Do đã tiên đoán được cuộc xâm lược, Che Guevara đã nhấn mạnh tầm quan trọng của lược lượng dân quân vũ trang, nói rằng "mọi người dân Cuba phải là một đội quân du kích, mỗi một người Cuba phải học cách sử dụng súng và khi cần phải dùng nó để bảo vệ đất nước."
Theo Đại sứ Anh tại Hoa Kỳ, David Ormsby-Gore, tình báo Anh cho Mỹ biết rằng đa số người dân Cuba ủng hộ Fidel và sẽ khó mà xảy ra hiện tượng đào ngũ hoặc khởi nghĩa hàng loạt sau khi xâm lược, điều này cũng đã được chuyển tới CIA nhưng Mỹ bỏ qua điều này CIA rất tự tin là họ đủ khả năng lật đổ chính phủ Cuba, vì đã có kinh nghiệm thành công trước đây như Cuộc đảo chính ở Guatemala 1954.
Ngày 17 tháng 4 năm 1961, Hoa Kỳ yểm trợ một đạo binh gồm 1.300 lính Cuba lưu vong đổ bộ lên vùng Vịnh Con Lợn (tiếng Anh: Bay of Pigs) nhằm mục đích lật đổ Fidel Castro. Đó chính là sự kiện Vịnh Con Lợn. Hàng chục máy bay ném bom của Mỹ oanh tạc khắp lãnh thổ Cuba, gây ra cái chết của hàng ngàn thường dân.
Loại xe tăng T-34 mà Fidel Castro đã dùng để tham gia chiến đấu trong trận đánh ở Vịnh Con Lợn
Sau khi được dân quân địa phương thông báo về lực lượng đổ bộ, Fidel Castro đã đích thân tới Vịnh Con Lợn để chỉ đạo chiến đấu. Tới 4 giờ chiều ngày 17 tháng 4 năm 1961, Fidel Castro đã tới trung tâm nhà máy đường Australia, gia nhập với José Ramón Fernández, người đã được ông chỉ định làm chỉ huy chiến trước trước buổi sáng ngày hôm đó.
Sau 2 ngày chiến đấu, quân đổ bộ đã bị đánh tan hoàn toàn bởi Quân đội Cách mạng Cuba. Fidel Castro đã đích thân ra trận cùng các binh sĩ, ông chỉ huy trận đánh trên một chiếc xe tăng T-34 dẫn đầu đội hình chiến đấu của quân đội Cuba trong cuộc chiến trên vịnh Con lợn. Đặc biệt chiếc T-34 do ông chỉ huy đã bắn hạ 2 chiếc xe tăng M4 Sherman trong khi tham chiến.
Tù binh Mỹ bị quân đội Cuba bắt giữ
Cuộc đổ bộ thất bại và nhiều người bị bắt, chín chỉ huy quân đổ bộ bị xử tử vì tội phản bội Tổ quốc. Dù chiến thắng nhưng cuộc xâm lược do Mỹ hậu thuẫn đã khiến Castro trở nên lo ngại về các cuộc xâm chiếm trong tương lai của Mỹ vào Cuba. Hiện vẫn có những cuộc diễn tập quân sự được tổ chức hàng năm trên cả nước Cuba trong 'Dia de la Defensa' (Ngày Quốc phòng) để chuẩn bị cho quân đội và dân chúng trước một cuộc xâm lược do Mỹ tiến hành.
Ngày 1 tháng 5 năm 1961, ông tuyên bố Cuba là một quốc gia theo Xã hội chủ nghĩa và chính thức bãi bỏ sự bầu cử đa đảng. Những người phê phán Castro cho rằng ông sợ những cuộc bầu cử sẽ khiến ông mất uy quyền. Cũng trong ngày hôm đó, hàng trăm ngàn người dân Cuba nghe lãnh tụ Castro tuyên bố:
“
Cách mạng không kết thúc sau một thời hạn nhất định, vì thế chúng ta không cần phải bầu cử. Tại châu Mỹ La Tinh này, không có một chính phủ nào dân chủ hơn chính phủ cách mạng của chúng ta... Nếu ngài Kennedy không ưa xã hội chủ nghĩa, thì chúng ta cũng ghét chủ nghĩa đế quốc vậy. Chúng ta căm ghét chủ nghĩa tư bản.
”
— Fidel Castro
Cũng trong năm đó, ngày 2 tháng 12, Castro tuyên bố rằng ông theo chủ nghĩa Marx-Lenin, và Cuba sẽ đi theo chủ nghĩa cộng sản. Cuối năm 1961, ông được Liên bang Xô viết trao tặng Giải thưởng Hoà bình Lenin.
Cuộc xâm chiếm được Mỹ dự định sẽ loại bỏ chính phủ Cuba, nhưng rốt cục chính nó lại đẩy Cuba trở nên thân thiết hơn với Liên Xô, một phần là để được bảo vệ trước các sự gây hấn tiếp theo từ phía Mỹ. Từ một người ủng hộ chủ nghĩa bình đẳng đơn thuần, cuộc tấn công của Mỹ đã khiến Fidel Castro đặt hoàn toàn niềm tin và sự ủng hộ vào chủ nghĩa cộng sản.
Các chiến dịch chống Cuba vẫn được Cục tình báo Mỹ CIA tiếp tục tiến hành nhiều năm sau đó; nhiều âm mưu ám sát Fidel Castro và ám sát thành công các quan chức khác; vụ đặt bom năm 1960 (3 người Mỹ bị giết và 2 bị bắt) và các vụ đánh bom khủng bố nhằm vào khách du lịch năm 1997; vụ đánh bom tàu của Pháp tại cảng Havana (ít nhất 75 người chết); vụ tấn công sinh học bằng virus bệnh cúm khiến nửa triệu con lợn bị chết; và vụ đánh bom máy bay chở khách của Cuba (78 người chết) của Luis Posada Carriles và Orlando Bosch. Chính Bosch đã được tổng thống MỹGeorge W. Bush ân xá và hai hung thủ này vẫn tự do tại Mỹ bất chấp việc Mỹ tuyên bố chống chủ nghĩa khủng bố
Xây dựng đất nước
Sau khi lật đổ nhà độc tài Fulgencio Batista, Fidel Castro đã phải tiếp nhận một nền kinh tế yếu kém về cơ cấu, thịnh vượng bề ngoài và nhất thời. Lực lượng chống đối do Fulgencio Batista đứng đầu đã lấy đi hàng triệu peso từ Ngân hàng Quốc gia và Kho bạc trước khi bỏ trốn ra nước ngoài. Những người Cuba giàu có đã rời khỏi đảo khiến chính quyền mới thất thu về thuế. Ngay sau khi Hoa Kỳ áp lệnh cấm vận, kinh tế Cuba đã trở nên khó khăn khi 95% tư liệu sản xuất của Cuba và toàn bộ các linh kiện được nhập khẩu từ Hoa Kỳ. Hoa Kỳ cũng là nhập khẩu chính của Cuba. Điều này đã khiến nền kinh tế Cuba lúc mới bị cấm vận trở nên đình đốn do thiếu nguyên liệu đầu vào và mất đi thị trường xuất khẩu chính. Chính phủ Cuba ước tính lệnh cấm vận của Hoa Kỳ đã khiến nước này thiệt hại 753,69 tỷ USD (tính đến năm 2012)
Tỷ lệ tử vong của trẻ em là một vấn đề lớn ở Cuba. Tỷ lệ tử vong trẻ sơ sinh là 60 phần nghìn vào năm 1959. Để đối phó với thực trạng này, Fidel đã đưa vào hệ thống chăm sóc y tế miễn phí và bắt đầu một chương trình tiêm chủng toàn quốc. Tới năm 1980, tỷ lệ tử vong trẻ em giảm xuống còn 15 phần nghìn. Con số này hiện ở mức tốt nhất trong số các nước đang phát triển.
Năm 1967, người bạn chiến đấu của Fidel, Che Guevara, bị Cục tình báo trung ương Mỹ sát hại ở Bolivia. Trong buổi lễ tưởng niệm Che, ngày 18 tháng 10 năm 1967, Fidel phát biểu:
"Nếu phải diễn tả hình ảnh tương lai của thế hệ con cháu mà chúng ta muốn chúng trở thành, chúng ta sẽ nói rằng: Hãy giống như Che. Nếu phải bày tỏ lòng mong ước con cháu mình sẽ được giáo dục như thế nào, chúng ta sẽ nói không chút ngần ngại rằng: Chúng ta muốn chúng được giáo dục theo tinh thần của Che".
Ngày 15 tháng 9 năm 1973, giữa lúc cuộc Chiến tranh Việt Nam đang diễn ra, ông đến thăm Quảng Trị, Việt Nam khi đó đang nằm dưới quyền quản lý của Chính phủ Cách mạng Lâm thời Cộng hòa miền Nam Việt Nam. Đây là chuyến thăm đặc biệt đáng nhớ nhất của không chỉ riêng ông mà còn với những người Việt Nam mà ông đã gặp như Đại tá Hồ Văn A, Thủ tướng Phạm Văn Đồng, Đại tướng Võ Nguyên Giáp.
Cuối năm 1976, một Hiến pháp Cuba mới được xây dựng với những thay đổi về cơ cấu chính quyền. Ngày 2 tháng 12 năm 1976, Fidel Castro được bầu vào chức vụ Chủ tịch Hội đồng Nhà nước Cộng hòa Cuba, một chức vụ vừa là nguyên thủ quốc gia của Cuba, vừa là người đứng đầu Chính phủ Cuba. Chức vụ này được Quốc hội Cuba bầu ra với nhiệm kỳ 5 năm, Fidel đã đắc cử suốt 7 nhiệm kỳ và giữ chức vụ này liên tục trong 32 năm cho tới khi nghỉ hưu.
Chính quyền Castro áp dụng chính sách kinh tế xã hội chủ nghĩa, quốc hữu hóa các ngành công nghiệp và hợp tác hóa nông nghiệp. Chính sách này làm cho giới thượng lưu bất mãn, kể cả những người trước kia ủng hộ kháng chiến. Nhiều người trong số này trốn sang Hoa Kỳ và lập ra những tổ chức chống Fidel Castro tại Florida. Ngày 28 tháng 3 năm 1980, một chiếc xe buýt tông sập cổng tòa đại sứ Peru ở thủ đô La Habana. Trong vòng 48 tiếng, hơn 10.000 người Cuba đã nhân cơ hội tràn vào tòa đại sứ xin tị nạn chính trị. Ngày 10 tháng 4 năm 1980, Castro tuyên bố cho mọi người dân được tự do rời Cuba qua cảng Mariel ở La Habana nếu họ muốn. Khoảng hơn 125 nghìn người dân Cuba xuống tàu, trên một cuộc hành trình được Hoa Kỳ gọi là "Đoàn Tàu Tự Do" hay là cuộc di tản Mariel, đa số đến Florida, Hoa Kỳ. Cuộc di cư chấm dứt sau khi không còn người Cuba nào muốn xuống tàu ra nước ngoài nữa.
Trong 3 thập kỷ 1970-1990, Castro bước ra vũ đài quốc tế với tư cách người phát ngôn hàng đầu của các chính phủ "chống chủ nghĩa đế quốc" của Thế giới thứ ba. Nhờ những nỗ lực ngoại giao của Fidel, tới thập niên 1970, khả năng cô lập Cuba của Hoa Kỳ đã bị sụt giảm. Cuba đã bị trục xuất khỏi Tổ chức các nước châu Mỹ năm 1962 do áp lực từ Hoa Kỳ, nhưng vào năm 1975, Tổ chức các nước châu Mỹ dỡ bỏ mọi lệnh cấm vận chống Cuba và cả México cùng Canada đều thiết lập quan hệ thân cận với Cuba.
Trong thời kỳ này, nhờ sự trợ giúp của khối Xã hội chủ nghĩa và sự tự lực trong nước, kinh tế Cuba phát triển nhanh chóng. Thập niên 1970, kinh tế Cuba tăng trưởng bình quân 7%/năm, nửa đầu thập niên 1980 là 8% mỗi năm. Thu nhập của người dân Cuba đạt mức trung bình cao trên thế giới. Giáo dục, y tế đã đạt mức tương đương các quốc gia phát triển
Sau khi Liên Xô sụp đổ, Cuba đưa ra các biện pháp kinh tế mới, gồm cho phép một số công ty tư nhân hoạt động trong lĩnh vực bán lẻ và chế tạo, hợp pháp hóa sự sử dụng đồng dollar Mỹ trong thương mại và khuyến khích du lịch. Năm 1996 du lịch đã vượt qua ngành công nghiệp mía đường để trở thành nguồn thu ngoại tệ lớn nhất cho Cuba. Cuba đã tăng gấp ba thị phần du lịch của mình tại Caribbean trong thập kỷ qua, với sự đầu tư to lớn vào hạ tầng du lịch, tỷ lệ tăng trưởng này được dự đoán sẽ còn tiếp diễn. 1,9 triệu du khách đã tới Cuba năm 2003 chủ yếu từ Canada và Liên minh châu Âu mang lại khoản tiền 2,1 tỷ dollar cho nước này. Chính phủ Cuba đã phát triển đáng kể khả năng Du lịch y tế của họ, coi đó là một trong những phương tiện quan trọng mang lại thu nhập cho đất nước. Trong nhiều năm, Cuba đã phát triển các bệnh viện đặc biệt điều trị bệnh riêng cho người ngoại quốc và các nhà ngoại giao nước ngoài. Mỗi năm, hàng ngàn người châu Âu, người Mỹ Latinh, người Canada và người Mỹ tới đây để sử dụng các dịch vụ chăm sóc y tế có giá cả thấp hơn tới 80% so với tại Hoa Kỳ.
Tới cuối thập kỷ 1990, Cuba đã có các mối quan hệ kinh tế với hầu hết các quốc gia Mỹ Latinh và đã cải thiện quan hệ với Liên minh châu Âu, tổ chức này bắt đầu có quan hệ thương mại với Cuba. Trung Quốc cũng xuất hiện với tư cách một đối tác tiềm năng mới. Cuba cũng tìm thấy các đồng minh mới là Venezuela và Bolivia, những nước xuất khẩu dầu và khí tự nhiên lớn.
Năm 2014, Cuba thống kê việc Hoa Kỳ cấm vận chống Cuba đã khiến kinh tế nước này thiệt hại 1,11 nghìn tỷ USD trong 55 năm qua (trung bình mỗi năm thiệt hại 20 tỷ USD). Trong 22 năm qua, Liên hiệp quốc năm nào cũng thông qua một nghị quyết yêu cầu Hoa Kỳ dỡ bỏ cấm vận chống Cuba với sự ủng hộ áp đảo của các thành viên thể hiện sự đoàn kết ủng hộ cho Cuba. Năm 2013, bản nghị quyết đã nhận được 188 phiếu thuận và chỉ có 2 phiếu chống của Mỹ và Israel (tuy nhiên, do Mỹ là nước có quyền phủ quyết ở Liên Hiệp quốc nên dù Nghị quyết có số phiếu thuận áp đảo thì vẫn không được thông qua). Năm 2014, sau 53 năm bao vây cấm vận, Tổng thống Mỹ Barack Obama đã tuyên bố mong muốn bình thường hóa quan hệ giữa 2 nước.
Bất chấp thiệt hại do cấm vận kinh tế, theo số liệu của Ngân hàng Thế giới (WB), Cuba vẫn là nước có thu nhập bình quân đầu người ở mức khá cao, đạt mức 18.796 USD/người/năm (theo sức mua tương đương - PPP) vào năm 2011, bằng một nửa Nhật Bản và xếp hạng 60/185 quốc gia. Chỉ số phát triển con người (HDI) cũng ở mức cao (0,815 điểm vào năm 2013, hạng 44 thế giới)
Tháng 1 năm 2004, Luis Eduardo Garzón, thị trưởng của Bogotá – thủ đô của Columbia – sau cuộc gặp gỡ với Castro nói rằng ông ta "trông có vẻ rất ốm yếu". Tháng 5 năm 2004, bác sĩ của Castro bác bỏ các tin đồn cho rằng sức khỏe Castro đang xuống dốc. Ông tuyên bố rằng Castro sẽ sống đến 140 tuổi.
Ngày 20 tháng 10 năm 2004, Castro bị vấp ngã sau khi đọc diễn văn trước một cuộc mít tinh. Cú ngã này làm ông bị gãy xương tay và đầu gối. Ông ta phải trải qua ba giờ giải phẫu. Sau đó Castro viết một lá thư để đăng lên báo, đài. Trong thư ông cam đoan với công chúng rằng mình vẫn khỏe và sẽ "không mất liên lạc với quý vị".
Sau cuộc phẫu thuật dạ dày năm 2006, Fidel Castro đã tạm trao quyền lãnh đạo đất nước cho người em trai của mình là ông Raul Castro. Kể từ đó, Fidel Castro ít xuất hiện trước công chúng.
Ngày 18 tháng 2 năm 2008, ông tuyên bố ý định thôi giữ chức vụ Chủ tịch Hội đồng Nhà nước và Tổng tư lệnh quân đội Cuba, kết thúc sự nghiệp chính trị sau gần 50 năm Đừng nói mình vi phạm hoặc copy của người khác nhé!
