1963年4月间，正值苏联的春季来临，在一个星光灿烂、月光明媚的夜晚，卡斯特罗秘密乘飞机穿过大洋，降落在苏联的摩尔曼斯克，当地苏共领导人在机场迎接他。随后，他在一行人的陪同下参观了“列宁”号原子破冰船，它是强大的波罗的海舰队的组成部分。接着，他还登上战舰访问，并观看了火箭。
几天后，在7架歼击机护航下，卡斯特罗乘苏联提供的专机飞抵莫斯科。苏共为这位反美斗士在红场举行了隆重的欢迎仪式。赫鲁晓夫、列昂尼德·勃列日涅夫等苏共重要领导人及世界上第一个宇航员尤利·加加林在插满古巴国旗的红场欢迎他，同时参加欢迎仪式的还有莫斯科10多万群众，简直是一片旗帜招展和欢腾的景象。
卡斯特罗看到这种空前盛大的欢迎场面，他紧闭的嘴唇不由绽开了高兴的微笑。可见，苏共对与古巴的关系是极为重视的。
4月30日上午，正值莫斯科春暖花开的时节。这天，他乘车来到赫鲁晓夫在萨比多瓦的别墅。别墅距莫斯科136公里，是一座位于乡间、四周松树环绕的豪华住宅。另外，在别墅的附近还有一个风光美丽的大湖。在别墅里，他与赫鲁晓夫就有关问题交换了意见。他们交谈中充满了友好的气氛。
这之后，卡斯特罗与赫鲁晓夫一起外出打猎。他们乘坐小艇一面观赏湖中美景，一面猎杀水上的野鸭。除此之外，他们还在清晨里，用猎枪打那些会唱歌的野鸡。这时，卡斯特罗的心情是非常愉快的，他玩得很开心。
然而，在卡斯特罗与赫鲁晓夫的一次交谈中，苏联翻译向他宣读了几份来自美国肯尼迪的公报。当翻译读到“从土耳其和意大利拆除导弹”时，卡斯特罗突然插嘴说：“请等一下……再重复一遍。”
苏联翻译重新宣读美国总统肯尼迪的话：“正如先生所知道的，我们同意从土耳其和意大利拆除导弹……”这时，赫鲁晓夫在一旁露出了狡黠的微笑。
卡斯特罗听后指出：原来在古巴的导弹从一开始就是作为一个交换的筹码。但他此行的目的不是来和赫鲁晓夫吵架的，是为恢复古苏关系预热而来，于是他什么话也没有再说。
在这期间，卡斯特罗还在莫斯科会见了西班牙共产党主席、“热情之花”多洛雷斯·伊巴露丽、乌拉圭共产党总书记罗德内·阿里斯门迪、波利维亚共产党总书记马里奥·蒙赫等，并同他们进行了友好交谈，广泛地交换了意见。
在历时40天的访苏活动中，卡斯特罗除了进行外交活动外，还游览了冰封的湖泊、大草原、西伯利亚和观看北极风光。与此同时，他还参观了水电站和油轮，考察了一些国营农场、集体农庄，了解了规章制度、工资及消费资料价格。由此可见，他此次访苏是成功的，收获是巨大的。
卡斯特罗从苏联返回哈瓦那后，决定立即改变对苏贸易中的收支不平衡问题：差额大约在15和2亿美元之间，另外最大限度增加糖的出口。他对此指出说：“我们的制糖工业停滞不前。革命年代的第三次收获最坏……有无数小农生产者，小农场的效率不高……在未来四年中，我们以固定价格收购他们的产品，使他们感到有所鼓舞……现在，人口已翻了一番，我们的问题是找到劳动力……”
在此次访苏期间，苏联的生产建设模式对卡斯特罗触动很大，他认为有些生产经营模式是可以照搬的。因此，他决定将古巴零售商业实行国有化经营模式，如服装、布匹、鞋子和五金商店。除此之外，为了提高广大群众的生产积极性，决定像苏联和中国一样评选“劳动模范”、“五一劳动奖章”、“先进工作者”，奖励的具体办法是：到东欧社会主义国家旅游，发给摩托车及家用电器等。他强调要把物质鼓励和精神鼓励结合起来，这也是切·格瓦拉曾向他提出过的建议。
关于住房等问题，卡斯特罗在一次会议上指出说：“希望人民学会社会化生活……在目前形势下，无论如何也无法满足所有对住宅的要求……重新建立登记制度。提出申请的有15万，但我们只有4000或5000套公寓！建设公寓并非只为收取租金，大部分承租人都自动付钱……不付的占30％，但有118130个旧业主根据《城市改革法》白天去银行收取自己的支票……我们警告，任何人不得非法抢占住宅，我相信属于这种情况的有大约4000人。解决办法？只有神奇的曼德拉德，因为，自然不能把任何人赶到大街上。”
他继续说：“……几千对夫妻等待住宅履行结婚。我提出一个解决办法：恋人们搬到父母家中住……放一个垫子或一张床，不能太大，因为，当然，他们不会因狭窄而放弃结婚……只要双方要好，这些事都不重要……完全容得下。现在，如果在一对漂亮、浪漫的夫妇身边出现一个拥有11个孩子的家庭，我们该把公寓给谁呢，嗯？”
别依赖别国恩赐（2）
关于失业、浪费等问题，卡斯特罗指出说：“随着失业的消失，对农民发放贷款，某些企业的管理没事干，助长了官僚主义和挥霍浪费……国家银行有1900名职工，一半是多余的……如果切·格瓦拉对此没有责任，为什么你们盯着他？他在那里工作过，没有招收过一个官僚。”
10月3日，卡斯特罗在全国推行第二次土改方针，继续缩小地主拥有的土地面积，将面积限制在65公顷以内，而对原土地拥有者的一定赔偿在10年内付清。这样一来，90％的土地属于国有，因此大规模的国营农场建立起来，为实现合作社打下了重要基础。
卡斯特罗在古巴推行苏联生产建设模式的同时，继续致力于重要的外交工作。他在改善与苏联的关系后，积极寻找机会准备与美国总统肯尼迪进行沟通，而美国方面也正有此意。这是导弹危机过后，两国所表现出的一种共同的愿望，但美古关系仍处在风雨交加的曲折，以及无法看清的复杂之中。
1963年9月，美国总统肯尼迪促成了美国大使威廉·阿特伍德与古巴驻联合国组织代表团团长卡洛斯·莱丘加的会谈。他希望通过会谈使美古关系正常化，至少能得到一些改善。然而，美国中央情报局希望继续实施暗杀卡斯特罗来解决古巴问题。
11月22日，卡斯特罗在巴拉德罗海澳的一所别墅里接见了法国记者让·达尼尔。记者带来了美国总统肯尼迪致他的一封信。肯尼迪在信中希望能改善美古关系，并承认对古关系的失误，赞同卡斯特罗为寻求正义和结束腐败而上了马埃斯特腊山。肯尼迪在信中还表示对话的时刻到了，但他唯一的抱怨是古巴人那么亲昵地拥抱了共产主义，也是他最感到遗憾的事。
卡斯特罗读完肯尼迪的信后，对信中的积极一面表示肯定，他赞成举行双边直接对话，尽快改善美古关系，同时指出了肯尼迪在美国的政策失误。他还对法国记者让·达尼尔指出说：“达尼尔先生，让我自己说我不是苏联人象棋游戏中的一个棋子就等于让一个女人当众声明她不是婊子。现在我确定感到像肯尼迪这样一个人能够看到维持一个因循守旧的局面不符合美国利益……这样，我们认为一切可以在和平气氛中恢复正常和相互尊重……”
然而，当卡斯特罗会见法国记者达尼尔，并对改善美古关系发出积极信号时，他突然得知美国总统肯尼迪在达拉斯被暗杀的消息，为此感到几分震惊。特别令人感到遗憾的是，改善美古关系刚刚有了点眉目，但因肯尼迪被暗杀而中断了。可见，似乎唯一能改善美古关系的此次机会，就这样永远错失了。
这时的美国，在以副总统林顿·约翰逊为代表的强硬派上台后，立即掀起了新的军备竞赛，再次使世界的局势陷入新的冷战。与此同时，以新的战略计划进一步向拉美渗透。
1964年6月，在美国的操纵下，美洲国家组织在举行的会议上，决定对古巴实施新的制裁，会议形成的决议声明说：“古巴政府如果坚持对一个或多个该组织成员推行侵略和干涉性质的活动，其他国家将单独或集体使用合法的自卫手段捍卫独立国家的基本权力，直至动用武力……”
此外，在美洲国家组织召开会议前夕，卡斯特罗在墨西哥的妹妹胡安娜突然发表声明，说他是“共产独裁者”，并表示在会议期间出面作证。这无不使得当哥哥的感到十分的尴尬，这简直是兄妹之情的背叛。在这种很难堪的情况下，身为哥哥的卡斯特罗希望居住在墨西哥的另一个妹妹埃玛发表有利他治国处境的声明，但埃玛表示不愿意发表任何声明，这显然令他感到很为难。
在这种令人肝肠寸断的情况下，卡斯特罗针对上述情况进行反驳说：“如果我是一个使家庭成员成为百万富翁的执政者，这样的问题就不会发生。对我个人来说，事情令人伤心和万分痛苦……”
针对美洲国家组织对古巴的制裁问题，卡斯特罗尖锐地指出说：“美洲国家组织缺乏谴责古巴的道德。美国伙同危地马拉、尼加拉瓜、哥斯达黎加、委内瑞拉、波多黎各和其他国家的政府向古巴输送了数以千计的武器和爆炸物，用以煽动暴乱和颠覆政府……我们资助革命反对一个不尊重我们的政府，这什么都没有违反，因为我们之间不存在准则……”
在亚洲，美国政府不但派兵对越南的政变进行军事干预，还对印度###地区实施军事干预，这实际上是对亚洲的扩张。在这种情况下，卡斯特罗积极支持越南民族解放阵线抗击美军，并派军事人员帮助越共游击队作战，尽管他知道越共游击队有中国这个强大的后盾支持，因为中国向他们提供物资和武器装备。此后，他对此发表声明说：“我们支持向越南提供所需的一切帮助！我们现在不是，永远也不会是任何人的附庸！”
由此可见，卡斯特罗不想使古巴成为苏联的附庸，不想放弃国