Fidel estudió en una escuela católica de Santiago de Cuba para ingresar después interno en el colegio La Salle, dirigido por los Hermanos de la Doctrina Cristiana. Fue cuando Raúl, el hermano menor, entró a estudiar en este Colegio que se descubrió que eran ambos bastardos y para aceptarlos en la escuela la dirección del colegio obligó a los padres a casarse. Esto conllevó el que Angel Castro tuviera que divorciarse de su esposa, la madre de Ramón, la cual vivía con el viejo Castro aún cuando la sirvienta estaba acostándose con él. En 1942 Fidel ingresó en el Colegio Belén de La Habana, dirigido por los jesuitas, donde finalizó sus estudios preuniversitarios. En 1943 inició estudios de Derecho en la Universidad de La Habana, donde ya comenzó a interesarse por la política.

El 26 de julio de 1953, coincidiendo con el centenario de José Martí, dirigió el asalto al Cuartel de Moncada de Santiago de Cuba. Detenido y sentenciado por los tribunales, fue encarcelado hasta la amnistía de 1955. Ya en libertad pasó a México, donde fundó el grupo denominado 26 de Julio para luchar contra la dictadura de Fulgencio Batista. En 1956 se hizo fuerte en Sierra Maestra, provincia de Oriente, desde donde inició, junto a su hermano Raúl, Camilo Cienfuegos y el Che Guevara, la guerra de guerrillas que le conduciría a su entrada triunfal en La Habana (1 de enero de 1959). Tres días más tarde hizo proclamar presidente provisional a Manuel Urrutia, quien le nombró jefe de las Fuerzas Armadas. En febrero del mismo año se hizo cargo de la jefatura del Gobierno. Desde su nuevo cargo, decretó la reforma agraria, nacionalizó las grandes compañías y propiedades y estableció relaciones con los países socialistas.

El 17 de abril de 1961 una fuerza de cubanos anticastristas, financiados por la CIA, intentó sin éxito invadir la isla por Bahía Cochinos; este hecho propició que las relaciones con el régimen imperialista de Estados Unidos degeneraran en un abierto conflicto que le llevaría a depender, cada vez más, de la Unión Soviética. Este mismo año le fue otorgado por los soviéticos el Premio Lenin de la Paz.

En 1962 Estado Unidos impuso duras sanciones económicas a Cuba a causa de la denominada crisis de los misiles; sin embargo, no pudo evitar que la revolución castrista se exportara a América y África, donde tuvo gran influencia hasta 1968. Al año siguiente, Fidel Castro fue nombrado héroe de la Unión Soviética. En 1975, durante la celebración del I Congreso del Partido Comunista Cubano (que sustituyó en 1965 al Partido Unido de la Revolución Socialista), fue confirmado como secretario general del Partido y, en diciembre de 1976, fue elegido por unanimidad presidente del Consejo de Estado, cargo que, en virtud de la nueva Constitución, lleva inherentes la jefatura del Estado y del Gobierno. Como presidente del Movimiento de Países No Alineados (1979-1981), denunció ante la Organización de Naciones Unidas (ONU) las tremendas desigualdades entre los países y exigió ayuda para los más pobres por parte de los más desarrollados, lo que le volvió a proporcionar un gran prestigio en el Tercer Mundo.

En enero de 1980, con el nuevo reajuste económico y político del país, revisó, junto con su hermano Raúl, los ministerios de Defensa, Interior, Salud Pública y Cultura, reforzando aún más su poder personal.

En 1985 se remodeló de nuevo el aparato ideológico y político del país, renovando los cuadros políticos mediante el ascenso de jóvenes militares que no han vivido la revolución ni los primeros años del régimen castrista. Tras los sucesos acaecidos en los países del este, que terminaron con la retirada del apoyo soviético, Cuba ha alcanzado tales niveles de crisis económica que desde finales de 1991 han situado a la isla al borde del colapso económico. Sin embargo, en julio de 1990, durante los actos conmemorativos del 37 aniversario de la Revolución cubana, Castro afirmó que, a pesar de los cambios habidos en el este europeo, Cuba nunca dejaría de ser comunista. En 1991 volvió a defender el comunismo cubano a pesar del desmoramiento de los regímenes del Estado y de la difícil situación económica de su país, durante la Cumbre de Países Iberoamericanos, celebrada en la ciudad mexicana de Guadalajara. En un intento de dar nuevos apoyos al régimen se ha pensado en una reforma política. En diciembre de 1991 la Asamblea Nacional empezó a trabajar para modificar la Constitución, con el fin de convocar elecciones directas. Sin embargo, se mantendrá el Partido único, según confirmó Fidel Castro durante su visita a España en julio de 1992, con motivo de la cumbre de jefes de Estado de América Latina. La denominada crisis de los balseros, acaecida en 1994, volvió a poner sobre la mesa la urgente necesidad de solucionar la grave crisis económica que está viviendo Cuba. 

Entre los libros escritos por el dirigente cubano destacan: Pensamiento político, económico y social de Fidel Castro (1958), La historia me absolverá, Fidel y la religión y La crisis económica y social del mundo (1983).

En 1976 fue condecorado con la Orden de la Revolución de Octubre por el Presidium del Soviet Supremo de la URSS.

Los servicios secretos cubanos afirman tener contabilizados más de 145 atentados contra la vida de Castro desde su llegada al poder.

Fidel Castro estuvo casado con Mirtha Díaz-Balat, casada posteriormente con un médico español con el que residió en Madrid, de cuya unión nació su hijo Fidel, también conocido por Fidelito (1951). Además, tiene una hija ilegítima, Alina Fernández Revuelta, nacida en 1956 fruto de una relación extramatrimonial con Nati Revuelta, una cubana casada con un cardiólogo.