Od chwili przejęcia władzy starał się odzyskać utracony na arenie międzynarodowej prestiż. We wrześniu tego samego roku zorganizował w Hawanie szczyt Ruchu Państw Niezaangażowanych, na którym gościło ponad pięćdziesięciu światowych przywódców. Zapowiedział ponadto gotowość do rozmów z rządem Stanów Zjednoczonych. W grudniu 2013 na pogrzebie Nelsona Mandeli w Południowej Afryce podał rękę Barackowi Obamie, co zostało uznane za symbol poprawy obustronnych relacji. W grudniu 2014, po negocjacjach pod auspicjami Kanady i Watykanu, Castro i Obama ogłosili normalizację stosunków dyplomatycznych (zawieszonych w styczniu 1961). W lutym 2015 w obu stolicach uruchomiono placówki dyplomatyczne, a w marcu 2016 Obama złożył wizytę na wyspie. Poprawie relacji towarzyszyło niewielkie rozluźnienie ograniczeń gospodarczych i zwiększenie możliwości obustronnych wizyt.
19 kwietnia 2018 Castro zrezygnował ze stanowisk rządowych, a jego następcą na stanowiskach przewodniczącego Rady Państwa Kuby oraz przewodniczącego Rady Ministrów Kuby został Miguel Díaz-Canel. W tym samym roku stał na czele komisji konstytucyjnej mającej opracować projekt nowej konstytucji Kuby.