Setelah Revolusi Kuba, pemerintah revolusioner memutuskan menasionalisasikan maskapai ini, menjadikan maskapai ini seluruhnya dimiliki oleh pemerintah Kuba. Beberapa maskapai swasta yang masih ada di Kuba, seperti Aerovías Q, Cuba Aeropostal, dan Expreso Aéreo Interamericano digabungkan ke Cubana oleh pemerintah. Ketika Kuba mendapat sanksi embargo dari Amerika Serikat tahun 1961, setelah terjadinya Krisis Misil Kuba sekitar tahun 1961, membuat Cubana beralih ke Uni Soviet untuk membeli pesawat baru. Hampir semua pesawat Soviet pernah dioperasikan Cubana, seperti Ilyushin Il-14, Ilyushin Il-18, Ilyushin Il-62, Ilyushin Il-76, Antonov An-24, dan An-26, serta Tupolev Tu-154, Yakovlev Yak-40 dan Yak-42. Pada masa itu, Kuba pun bersikap kooperatif (kerja sama) dengan negara-negara blok Timur, seperti Jerman Timur. Ini juga berpengaruh kepada maskapai ini, yang juga bekerjasama dengan maskapai blok Timur seperti Aeroflot Uni Soviet dan Interflug Jerman Timur.