Родился в состоятельной семье выходца из Испании, занимавшегося выращиванием сахарного тростника в провинции Ориенте на юго-востоке Кубы. Учился в иезуитской школе-интернате, в 1945-50 — в Гаванском университете, где получил степень доктора права.

Со студенческих лет Кастро принимал активное участие в революционном движении. Когда Фульхенсио Батиста-и-Сальдивар установил на Кубе диктаторский режим (1952), Кастро предпринял усилия по организации вооруженного восстания против тирании. 26 июля 1953 группа вооруженных лиц во главе с Кастро попыталась захватить армейские казармы в крепости Монкада в г. Сантьяго-де-Куба. Большинство участников этой акции было арестовано. Кастро со своими сподвижниками предстал перед судом, где он произнес свою знаменитую речь «История меня оправдает». В тюрьме на острове Пинос участники штурма Монкады провели только два года и в 1955 были высланы за пределы Кубы.

За границей (в США и Мексике) Кастро организовал «Движение 26 июля», ставившее своей целью вооруженное свержение режима Батисты. В декабре 1956 Кастро и 81 его сторонник совершили плавание на яхте «Гранма» от Мексики к берегам Кубы. В первом бою с правительственными войсками революционеры были разгромлены, но 12 человекам во главе с Кастро удалось пробиться в горы Сьерра-Маэстра, где они развернули партизанскую войну. Кастро организовал Повстанческую армию, которая в течение 1956-58 распространила свои действия на другие районы Кубы и в решающих боях в конце 1958 сумела разгромить правительственные войска. 1 января 1959 повстанцы вступили в Гавану. Кастро сформировал новое правительство Кубы из числа своих соратников-революционеров.

Будучи убежденным противником США, Кастро осуществил национализацию и экспроприацию имущества американских компаний на Кубе и крупной кубинской буржуазии, что вызвало конфронтацию в отношениях с США. В 1961 США разорвали дипломатические отношения с Кубой. В поисках союзников в противостоянии с США Кастро обратился к СССР, который оказал полную поддержку революционному правительству Кубы.

В апреле 1961 под руководством Кастро был разгромлен десант контрреволюционеров, высадившихся на Плайя-Хирон. На Кубе начались преобразования по социалистическому образцу, во внешней и внутренней политике правительство Кастро стало ориентироваться на СССР. Противостояние с США привело к Карибскому кризису 1962, когда мир был поставлен на грань ядерной катастрофы. В последующие годы Куба превратилась в форпост социализма в Западном полушарии. В 1965 была основана единственная в стране политическая партия — Коммунистическая партия Кубы, генеральным секретарем которой стал Кастро.

В 1960-80 гг. Куба играла активную роль в международной политике, поддерживала антиамериканское и революционное движение не только в Латинской Америке, но и во всем мире. В 1970-е гг. кубинские войска приняли участие в вооруженных конфликтах в Анголе и Эфиопии.

Десятилетия развития по социалистическому пути привели к застою в экономике Кубы, к установлению авторитарного режима Кастро. Жизненный уровень кубинцев зависел от объемов поставок из СССР промышленных и продовольственных товаров. Крах социалистического лагеря привел к кризису промышленности и сельского хозяйства на Кубе, преодолевать который пришлось введением жесткого режима экономии. В этих условиях Кастро вынужден был пойти на некоторое допущение частной инициативы в экономике, несмотря на заверения в приверженности социалистическим идеям.