革命直後はアメリカとも友好的な関係を維持しようと努力したが、フィデルを「容共的」と忌避したアメリカとの関係を見限ってソビエトと接近し、同時にユナイテッド・フルーツ（現：チキータ）などの大企業の農園やハバナに立ち並ぶカジノホテル（その多くがアメリカ政府と密接な関係を持つマフィアの持ち物であった）などのアメリカ企業の資産の接収と国営化を推し進めたために、アメリカはキューバとの断交と禁輸措置を発動し、それに対抗するようにソビエトはサトウキビと石油のバーター貿易（事実上の経済支援）などを通じてキューバ支援を行った。その関係は1991年のソビエト崩壊まで続いたものの、ソビエト崩壊によって冷戦が終結したことでバーター貿易も経済支援もストップしたため近年は深刻な経済状態が続いており、その為にいかだ等を使用して経済亡命する事件が後を絶たず、カストロ兄弟のみならず国家全体の悩みの種となっている。この様な経済面での失政から、「革命家は年金をもらってまで生きるようなことはしない。私はマルクスやエンゲルスやレーニンと一緒に地獄に落ちるだろう。地獄の熱さなど、実現することのない理想を持ち続けた苦痛に較べれば何でもない」と語ったこともある。なお、革命後に土地の国有化を推進し、その一環として実家の農園をも例外とせずに取り上げたために実母から絶縁された。娘を含めてカストロ体制を嫌うキューバ人の多くが亡命し、反カストロ派の海外における一大拠点となっているアメリカのマイアミに亡命している。
革命後、首相に就任したフィデルは、キューバ共産党による一党制を敷いた。共産党の党首である第一書記の地位にあったフィデルは、国家の最高指導者として君臨した。1976年からは国家評議会議長として正式に国家元首の地位に就いた。しかし他の社会主義政権の最高指導者に見られるような、自身の巨大な肖像写真や銅像を一切作らせていない。これは前政権の独裁者バティスタと同一視されるのを忌避していたためと言われている。
1958年5月24日、バティスタはフィデルの軍に対して17の大隊を送り出した。数字上では圧倒されていたにもかかわらず、フィデルの軍隊は政府軍兵士の多くの軍務放棄によって、一連の勝利を成し遂げた。1959年1月1日、フィデルの軍隊は首都ハバナ近郊に迫り、バティスタと次期大統領カルロス・リベロ・アグエロは国外に亡命した。フィデルの軍はハバナを支配下に置き、キューバ革命が成就した。
1956年12月2日、60フィートのプレジャーヨット、グランマ号でトゥスパン（ベラクルス州, メキシコ）から他の「7月26日運動」のメンバー、総勢82名とともに、マンサニヨ（グランマ州, キューバ）へ上陸。その時点ではフィデルはまだ共産主義者あるいは社会主義者ではなかった。キューバ革命後の1959年後半にフィデルはアメリカの新聞に「どんな産業も国有化する意図はなかった」と語った。フィデルが明確にソビエト連邦を中心とする東側諸国への接近を企図するのは、1961年4月のピッグス湾事件の後である。しかし日中の上陸であったためにキューバ空軍により攻撃され、激しい戦闘で当初の82人のうちの18人だけが生き残りマエストラ山脈へ退き、そこからバティスタ政府とのゲリラ戦を再開した。生存者の中には革命後に閣僚となるチェ・ゲバラ、ラウル、またカミロ・シエンフェゴスが含まれていた。フィデルの運動は民衆の支援を獲得し、800人以上の勢力に成長した。
その後フィデルは武装勢力を組織し、1953年7月26日に、130名の仲間とともにモンカダ兵営（サンティアーゴ・デ・クーバ）に対する攻撃を行った。攻撃者の80人以上が死に、フィデルは逮捕された。裁判ではカトリック司教の仲裁で死刑は免れたが、懲役15年が宣告され、投獄される。獄中ではホセ・マルティなどを愛読、「歴史は私に無罪を宣告するだろう」を発刊する。1955年5月に恩赦によって釈放され、2カ月後にメキシコに亡命、後にアメリカに移住して活動を続けた。メキシコ亡命時代にはバティスタの意向を受けたメキシコ警察によって逮捕されたが、フィデルを見込んだメキシコ革命の大成者だった元大統領ラサロ・カルデナスの歎願によって釈放された。
それぞれの線路で一方向に列車を走らせることができる複線の鉄道路線では、追突を防ぐためにそれぞれの列車の間に十分な間隔を空けなければならない。鉄道のごく初期には、係員（当初は警察官出身者を雇ったため、ポリスメン（policemen）あるいはオフィサー（officer）と呼ばれていた）が線路に沿って一定の間隔で配置され、ストップウォッチを持ち先行列車が通過してから一定の時間が経過したかどうかを通過する列車の運転士に手信号で伝えていた。この方式は時隔法（time interval working）と呼ばれていた。先行列車の通過から短い時間で続行列車が通過する場合は、速度を落として間隔を空けることになっていた。計時する係員は、先行列車がその区間を通過したかどうかを知る手段が何もなく、先行列車が何らかの理由で停車してしまった場合、続行列車の乗務員はそれを視認しない限りはそれを知ることができなかった。この結果当然ながら、初期の鉄道では事故が日常的に発生していた。電信が発明されたことによって、駅員や信号扱所の係員は、列車が通過してその区間が開通したことを知らせるメッセージを伝えることができるようになった。このシステムが閉塞である。1830年代から手信号の代わりに固定された機械式の信号機が使われるようになった。信号機は当初それぞれに操作されていたが、後に一定範囲の信号機の操作てこを信号扱所にまとめて取り扱うことが普通になった。列車が区間に進入すると、その区間の信号機を信号手が操作して停止現示にする。列車が通過したことを知らせるメッセージが来ると、信号手は信号機を進行現示に戻す。閉塞方式は1850年代から1860年代にかけて徐々に普及し、アーマー鉄道事故をはじめとする数々の列車事故を受けてイギリス議会が1889年に規制法を成立させて法的に強制的に適用されることになった。この法律は全ての旅客列車に閉塞方式を使用することを義務付け、また連動装置も義務付けられていた。これらの装置は現代の鉄道の基本的な保安装置となっている。ほぼ同時期にアメリカでも同様の規制が行われるようになった。全ての閉塞方式が信号機によって保安されていたわけではない。交通量の少ない単線区間では、通票（トークン）を各列車の運転士が携行し、その通票を所持していることがその区間に進入する権限があることを保証するという方式が用いられていた。