Испанские генерал-капитаны 1850–1860-х годов Франсиско Серрано и Доминго Дульсе стремились проводить более мягкую политику. В 1865 метрополия пообещала удовлетворить некоторые требования о проведении реформ на Кубе и в Пуэрто-Рико. Однако работа созданной с этой целью Информационной хунты провалилась. Назначенный в 1867 генерал-капитаном Ф.Лерсунди вновь установил жесткий режим. Оппозиция приступила к созданию тайных революционных комитетов, которые в октябре 1868 подняли вооруженное восстание против испанской власти. 10 октября близ местечка Яра лидер повстанцев Карлос Мануэль де Сеспедес провозгласил независимость Кубы. В городе Баямо он сформировал правительство Свободной Кубы. Начались ожесточенные бои с испанскими войсками. Сторонники независимости приступили к постепенному освобождению рабов.

На ассамблее в Гуаймаро в апреле 1869 была принята конституция Кубинской республики. Ее президентом стал Сеспедес. Но силы были не равны: Освободительная армия повстанцев не превышала 10–15 тыс. человек и испытывала нехватку оружия, боеприпасов, медикаментов и продовольствия; испанские власти постепенно довели численность своих вооруженных сил на острове до 250 тысяч. В 1873 Сеспедеса на посту президента сменил председатель палаты депутатов Сальвадор Сиснерос. В среде повстанцев усилились разногласия: президентский пост перешел в 1875 к Хуану Споторно, а в 1876 – к Т.Эстраде Пальма. В феврале 1878 руководство восстания подписало с испанским генерал-капитаном Арсенио Мартинесом Кампосом Санхонский пакт. В соответствии с этим документом, вооруженная борьба прекращалась, а испанские власти соглашались провести административные реформы, объявить всеобщую амнистию и предоставить свободу рабам, которые принимали участие в борьбе за независимость. Последние повстанческие отряды сложили оружие в мае 1878.

В 1886 колониальные власти официально упразднили рабство на Кубе. Бывшие рабы пополнили ряды крестьян, сельскохозяйственных и городских рабочих. В 1893 чернокожие кубинцы были формально уравнены в правах с белыми. В конце 19 в. на острове продолжала развиваться промышленность; усиливалась экономическая зависимость от США. Росло рабочее движение, в котором распространялись анархистские и социалистические идеи.

Движение за независимость не прекращалось. Кубинцы были недовольны произволом колониальных властей и высокими налогами. В 1879–1880 было подавлено восстание ветеранов войны 1868–1878 на востоке острова. Действовали тайные группы и кружки. В 1892 революционер Хосе Марти создал в эмиграции Кубинскую революционную партию, которая приобрела значительную популярность среди населения Кубы.

В 1895 испанский парламент утвердил план проведения административных реформ на Кубе, предусматривавший учреждение совета при генерал-губернаторе. Но эта мера уже не могла никого удовлетворить. В феврале 1895 сторонники Революционной партии подняли восстание, которое распространилась на различные районы острова. Хотя Хосе Марти вскоре погиб в бою, восстание развивалось успешно. 16 сентября Конституционная ассамблея в Химагуайю вновь провозгласила независимость Кубинской республики. Президентом был избран С.Сиснерос, руководителями Освободительной армии – Максимо Гомес и Антонио Масео (погиб в 1896). В сентябре 1897 новая конституционная ассамблея в Агуара и Яя утвердила измененный текст конституции и избрала президентом Бартоломе Масо. К концу 1897 повстанцы освободили провинции Орьенте и Камагуэй, составлявшие почти половину территории Кубы, и значительную часть внутренних районов, за исключением крупных городов и портов.

Испания довела численность своих вооруженных сил на острове до 300 тысяч человек. Новым генерал-губернатором в начале 1896 был назначен Валериано Вейлер. Он установил на Кубе режим жестокого террора, жертвами которого стали сотни тысяч человек. В 1897 метрополия заменила жестокого Вейлера на более умеренного генерала Рамона Бланко, объявила о предоставлении своей колонии автономии и сформировании правительства с участием партии автономистов.

В борьбу за Кубу вмешались США, имевшие свои интересы на острове. Воспользовавшись взрывом на американском броненосце «Мейн», стоявшем в гаванском порту, они объявили в апреле 1898 войну Испании. На Кубе высадились американские войска, которые при помощи кубинцев к январю 1899 завладели островом. В соответствии с Парижским мирным договором, Испания отказалась от своих притязаний на Кубу.

Но США не торопились признать остров независимым. Они ввели на Кубе собственную военную администрацию. Умеренное руководство движением за независимость согласилось с этим решением и распустило Кубинскую революционную партию и Освободительную армию. За годы военного управления влияние США на Кубе усилилось, прямые американские инвестиции увеличились на 30 миллионов долларов. Только в феврале 1901 Учредительная ассамблея приняла конституцию независимой Кубы. Многие депутаты отказывались включить в нее поправку, на которой настаивала комиссия конгресса США во главе с сенатором О.Платтом. Согласно этой поправке, США получали экономические привилегии, а также право вмешиваться в политику страны, оккупировать ее «в целях защиты ее независимости», размещать на острове военно-морские базы. Отказываясь вывести свои войска с острова в случае, если «поправка Платта» не будет принята, американская сторона смогла добиться своего, несмотря на широкие протесты. В декабре 1901 на Кубе прошли президентские выборы, победу на которых одержал Эстрада Пальма. 20 мая 1902 была провозглашена независимая Кубинская республика, а американские войска покинули остров. Однако новое государство осталось связанным с США неравноправными договорами о режиме «взаимного благоприятствования» (1902) и Постоянным договором. В аренду США для сооружения военно-морских баз были переданы территории в районах Гуантанамо и Баиа-Ондо (американская база в заливе Гуантанамо сохраняется до сих пор, хотя срок аренды официально истек в 2002).