Em 1953, depois de liderar uma tentativa de golpe, é condenado a 15 anos de prisão. Anistiado em 1955, muda-se para o México, de onde chefia um grupo, no qual se inclui Ernesto Che Guevara que viaja a Cuba de balsa em 1956 para lutar contra o exército de Batista.
Após três anos de guerrilha,oma o poder em janeiro de 1959 e desde então governa o país. Organiza uma reforma agrária e expropria empresas nacionais e estrangeiras, caminhando para o socialismo e afastando-se dos Estados Unidos (EUA), que decretam bloqueio comercial ao território em 1960. Cuba passa a depender economicamente da União Soviética (URSS).
Saúde e educação são prioridades do governo de Fidel, mas não há liberdade política nem de imprensa. Com o colapso da URSS, que suspende a ajuda no início dos anos 90, Fidel começa a reformar a economia em crise.
Impõe racionamento de gêneros e permite a entrada de empresas de capital estrangeiro e o estabelecimento de negócios próprios. Além disso, amplia a liberdade religiosa. Em 1998 recebe o papa em Cuba. Casa-se em 1948 com Mirta Diaz Balart, com quem tem um filho. O casal se divorcia em 1954. Fidel tem mais oito filhos, com outras mulheres.