Rządy dyktatora obaliła rewolucja kubańska, w wyniku której władzę w 1959 objęła zbrojna opozycja zgrupowana w Ruchu 26 Lipca i Armii Powstańczej.
W 1959 roku premierem Kuby został przywódca rewolucji Fidel Castro a prezydentem Osvaldo Dorticós Torrado (do 1976). Rozwiązaniu uległy kongres, partie i organizacje społeczne. W 1960 roku powołano Komitety Obrony Rewolucji. Rząd zapoczątkował nacjonalizację gospodarki, zwłaszcza własności zagranicznej i realizację reformy rolnej. W proteście przeciwko takim działaniom rząd USA wprowadził w 1960 embargo handlowe (utrzymywane do dziś) a rok później zerwał stosunki dyplomatyczne z wyspą. Po takich działaniach USA rewolucjoniści zbliżyli się do Związku Radzieckiego. W wyniku rewolucji doszło do emigracji, którą szacuje się na około dwa miliony osób. Większość emigrantów udała się do Stanów Zjednoczonych. W kwietniu 1961 roku emigranci zorganizowani przez Central Intelligence Agency dokonali nieudanej inwazji w Zatoce Świń. Castro w następstwie inwazji (licząc na radzieckie wsparcie) proklamował „socjalistyczny” charakter rewolucji. W tym samym roku połączono organizacje rewolucyjne i wprowadzono system jednopartyjny (od 1965 roku rządzi ugrupowanie o nazwie Komunistyczna Partia Kuby).