La situation révolte quelques révolutionnaires enthousiastes et ils planifient l’assaut de la caserne Moncada, la deuxième en importance du pays. La prise de cette caserne devait être le levier pour une révolte générale dans tout le pays et mener au renversement du régime de Batista. Mais l’assaut du 26 juillet 1953 est découvert trop tôt et échoue dramatiquement. La majorité des 199 attaquants de l’équipe de Castro sont tués ou emprisonnés et, après un procès (où Castro – avocat – prononce sa célèbre plaidoirie « La historia me absolvera » ou « L’histoire m’acquittera »), ils sont enfermés dans la prison modèle de l’île des Pins (aujourd’hui  Ile de la Jeunesse). 18 mois plus tard Batista –qui avait frauduleusement gagné les élections présidentielles- décrète une amnistie pour tous les prisonniers politiques, y compris Castro ; tout ceci pour gagner le soutien de la population. Castro part en exil au Mexique et laisse la direction du Mouvement du 26 juillet (M-26-7) aux mains de Frank País, un enseignant de Santiago de Cuba.

Au Mexique Castro rencontre le médecin Argentin Ernesto « Che » Guevara et, après quelques mois de préparation ils embarquent à bord d’un vieux yacht retapé, baptisé « Granma », pour se diriger vers Santiago dans une nouvelle tentative de renversement de Batista. En cours de route, entre le Mexique et Cuba, ils sont surpris par une tempête, perdent le cap, et débarquent finalement avec trois jours de retard, non pas près de Santiago mais plus à l’ouest, sur la Playa  las Coloradas, près de Cabo Cruz, une région marécageuse de l’actuelle province de Granma. Ils sont dénoncés et harcelés par les hommes de Batista et trois jours après le débarquement désastreux Castro et 11 de ses hommes (parmi lesquels son frère Raúl Castro, Che Guevara, Camilo Cienfuegos et Juan Almeida) fuient vers les hauteurs de la Sierra Maestra pour s’y cacher et organiser la guérilla. La guerre de guérilla à partir des montagnes tropicales de la chaîne de la Sierra Maestra durera deux ans. Au fur et à mesure de petites victoires le mouvement est de plus en plus soutenu par un moral de fer et l’aide croissante de la population rurale. En mars 1958 Raúl Castro mène une colonne vers la Sierra de Cristal, sur la côte nord-est de Cuba, et y ouvre un deuxième front. Une victoire importante contre une armée de 10.000 hommes -envoyé à l’est par Batista- fournit aux rebelles un grand stock d’armes et sera un point crucial dans l’évolution de la lutte.

Plusieurs colonnes sont dirigées vers le centre de l’île, dans la province de Villa Clara, pour y développer de nouveaux fronts. Elles sont dirigées par Che Guevara et Camilo Cienfuegos. Arrivés au centre de l’île ils font alliance avec les rebelles d’un autre mouvement (le Directorio Revolucionario) et portent des coups décisifs à l’armée de Batista. Lorsque, le 29 décembre 1958, un train blindé de Batista, rempli d’armes et d’hommes, est maîtrisé par les rebelles, les choses sont claires. Batista, apprenant la nouvelle, fuit (en prenant la caisse de l’état) vers la République Dominicaine, pour finir en exil dans l’Espagne de Franco où il meurt  en 1973. Che Guevara et Camilo Cienfuegos marchent sur La Havane où ils font une entrée triomphante le 2 janvier 1959. Fidel fait la même chose à Santiago le 1er janvier et s’adresse au peuple du balcon de l’Hôtel de ville. Avec ses « barbudos » (barbus) il part vers La Havane où un triomphe l’attend le 8 janvier 1959.