革命胜利后
1953年7月26日，菲德尔·卡斯特罗率领一批进步青年武装攻打蒙卡达兵营，失败后被捕入狱，1955年流亡墨西哥。1956年12月，卡斯特罗率领81名起义战士乘“格拉玛号”游艇返古，在马埃斯特腊山区开展游击战，并与城市中的“7·26运动”组织取得联系。1958年失败的城市起义使得城市“7·26运动”组织损失惨重，而卡斯特罗游击队则击退了多次围剿，从而成了革命中的核心力量。
1959年1月1日，菲德尔·卡斯特罗率起义军推翻了巴蒂斯塔政权，建立革命政府，巴蒂斯塔逃亡圣多明各。5月17日，古巴颁布《第一部土地改革法》，废除大庄园制度，共征收本国和美国大庄园主的土地约217万多公顷，并且对美国国际电报电话公司的子公司古巴电报公司、糖厂等企业实行国有化，这损害了美国资本家在古巴的利益。土地改革法的颁布使美国垄断资本失去了在古巴生存的土壤，使古美关系进一步恶化。
1960年3月4日，“勒库布尔号事件”爆发，使古巴放弃了中立态度，对苏联“一边倒”。两国于1960年5月8日发表了《关于恢复外交关系的联合公报》。古美关系恶化后，1960年7月6日，美国正式宣布对古巴进行经济制裁。8月，美国随即宣布对古巴实行全面禁运。美国宣布对古巴实行全部贸易禁运后，苏联与古巴签订《1962年贸易议定书》，同意向古巴提供贷款、援助粮食。
1961年4月，古巴在吉隆滩击败美国组织的雇佣军入侵（猪湾事件），随后，卡斯特罗宣布开始社会主义革命。随后，古巴在苏联的支持和指导下推行内政改革，古巴政府加强了组织建设、军队建设，进一步深化了经济改革。将七二六运动、人民社会党和三一三革命指导委员会合并，建立统一的革命组织。5月1日，卡斯特罗正式宣布古巴是社会主义国家。 9月，古巴成为拉丁美洲国家中首个不结盟运动成员。
1962年7月2日，古巴国防部长劳尔·卡斯特罗应苏联国防部邀请到访莫斯科，双方在莫斯科草拟了在古巴部署导弹的秘密协定，包括核设施的内容。秘密协定签署后，苏联开始实施代号为“阿纳德尔”的计划。随后，古巴导弹危机爆发。美宣布对古实行经济、贸易和金融封锁。
卡斯特罗政府从1961开始尝试改革单一的贸易结构在农业上，推动多元化种植，降低国民经济对蔗糖的过度依赖，实施进口替代贸易战略，降低对国外工业品的依赖。但没有从根本上改变古巴单一的贸易结构，并导致对外贸易形势的日益严峻。
1963年10月4日，古巴颁布《第二次土地改革法》。 同时古巴开始向拉丁美洲、非洲输出革命，积极参与和介入非洲事务。 古巴曾于1961至1965年支援阿尔及利亚革命，曾向安哥拉派出数万军队，与南非种族隔离政权对抗，促使纳米比亚独立。古巴在一些国家遭遇了挫折，在格林纳达曾被美军击退，智利阿连德政府被军事政变推翻。古巴也参与过南也门、埃塞俄比亚、几内亚比绍和莫桑比克等国的冲突。
1972年，古巴加入“经互会”，以接受经济援助、享受贸易优惠、接受经济补贴的方式发展对外经贸关系。20世纪60年代初，苏联逐渐取代美国成为古巴蔗糖最大的目标出口市场。 1976年古巴举行公民投票通过宪法，确立了社会主义制度，同年12月召开第一次全国人民政权代表大会，取消总统制，设立国务委员会。
1980年，马列尔偷渡事件掀起逃亡美国的热潮，使得古巴损失了大量人才。 20世纪80年代末90年代初，苏东剧变最终导致古苏结盟关系解体，随后俄罗斯宣布停止对古一切援助。同时，美国老布什政府于1992年出台“托里切利法”，继续对古巴加强贸易禁运，古巴在1990年8月宣布进入“和平时期的特殊阶段”。
1991年10月，古巴共产党召开四大。会议决定坚持社会主义道路，坚持共产党的领导，坚持计划经济。 1993年7月，古巴宣布持有美元合法化等重大改革措施，标志着古巴进入改革开放新阶段。 此后每年均有新的改革举措出台。1992年，美国通过《古巴民主法案》（即《托里切利法》），旨在打击古巴对外贸易。1994年马雷贡叛乱引发了又一轮古巴人外逃风潮后，美国又于1996年3月出台了《古巴自由与民主声援法》（即《赫尔姆斯－伯顿法》）。 1997年10月，古巴共产党五大召开，在坚持四大决议的同时，首次提出把经济工作放在优先地位。
2006年，古巴成为全球唯一符合世界自然基金会可持续发展定义的国家。2010年，古巴以市场为导向的经济改革已经展开。
2015年7月，古美复交。2016年3月，奥巴马作为在任美国总统到访古巴，恢复了两国元首访问的政治往来。 2016年10月28日，古巴当选联合国人权理事会成员，任期从2017年至2019年。
2023年1月12日，联合国“77国集团和中国”举行仪式，古巴正式接替巴基斯坦，成为zhuxi国。