कास्त्रो बचपन से एक रोमन कैथोलिक के रूप में पले-बढ़े, लेकिन इस पर उन्होंने अमल नहीं किया। ओलिवर स्टोन के वृत्तचित्र "कमांडेंट" में कास्त्रो कहते हैं, "मैं कभी भी आस्तिक इन्सान नहीं रहा" और उन्हें इस बात का दृढ़ विश्वास है कि जीवन केवल एक ही बार मिलता है। 1962 में पोप जॉन XXIII ने कास्त्रो को पोप पीउस XII के साम्यवाद के खिलाफ फरमान के आधार पर जाति से बहिष्कृत कर दिया था। यह फरमान 1949 का एक फरमान था जिसमें कैथोलिको को साम्यवादी सरकारो का समर्थन करने से मना किया गया था।

1992 में कास्त्रो धर्म पर प्रतिबंधों को शिथिल करने पर राजी हुए और साथ ही चर्च जानेवाले कैथोलिकों को क्यूबा के कम्युनिस्ट पार्टी में शामिल होने देने के लिए भी सहमत हुए. उन्होंने अपने देश को "नास्तिक" कहने के बजाय "धर्मनिरपेक्ष" कहना शुरू किया। 1998 में पोप जॉन पॉल II ने क्यूबा का दौरा किया, यह किसी भी पोप की पहली यात्रा थी। यात्रा के दौरान ऐसे कई अवसर भी आये जब सार्वजनिक रूप से कास्त्रो और पोप अगल-बगल नजर आएं. सार्वजनिक बैठकों में पोप के साथ कास्त्रो अपनी वर्दी के बजाय गहरे नीले बिजनेस सूट में नजर आएं और श्रद्धा और सम्मान के साथ उनसे पेश आएं.
1969 में कम्युनिस्ट पार्टी द्वारा आधिकारिक रूप से खत्म कर दिए गए क्रिसमस दिवस के उत्सव को दिसम्बर 1998 में कास्त्रो ने औपचारिक रूप से पुनर्बहाल किया। क्यूबा के लोगों को फिर से क्रिसमस की छुट्टी मनाने की अनुमति मिल गई और साथ में खुलेआम धार्मिक जुलूस निकालने की भी अनुमति दे दी गई। पोप ने कास्त्रो को एक टेलीग्राम भेजकर क्रिसमस का दिन सार्वजनिक अवकाश के रूप में बहाल करने के लिए उन्हें धन्यवाद दिया। 

2003 में कास्त्रो ने एक रोमन कैथोलिक कॉन्वेंट आशीर्वाद समारोह में भाग लिया। क्यूबा में पोप की यात्रा की पांचवीं वर्षगांठ के अवसर पर पुराने हवाना में एक कॉन्वेंट के नवीकरण में मदद देने के लिहाज से इस अप्रत्याशित घटना का आयोजन किया गया था।

2004 में ऑर्थोडॉक्स क्रिश्चियन के वरिष्ठ आध्यात्मिक नेता क्यूबा पहुंचे। यह पहला मौका था जब चर्च के इतिहास में किसी ऑर्थोडॉक्स क्रिश्चियन के प्रधान ने लैटिन अमेरिका का दौरा किया। सार्वभौम प्रधान बर्थोलोम्युइ ने हवाना में एक कैथेड्रल की स्थापना की और फिदेल कास्त्रो को एक सम्मान प्रदान किया। उनके सहयोगियों का कहना है कि हवाना के प्राणकेंद्र में रूढ़िवादी ईसाइयों के लिए एक छोटा-सा ऑर्थोडॉक्स कैथेड्रल बनाकर दान देने के क्यूबा के सरकारी फैसले के पीछे उन्हीं का हाथ था।

अप्रैल 2005 में पोप जॉन पॉल II की मृत्यु के बाद भावुक कास्त्रो ने उनके सम्मान में हवाना के कैथेड्रल चर्च में उनके शोक सभा में भाग लिया और वेटिकन दूतावास में पोप की शोक पुस्तिका पर हस्ताक्षर किया। 
46 साल की उम्र में अपनी एक बहन की शादी के मौके पर 1959 में कैथेड्रल में उन्होंने आखिरी दौरा किया था। कार्डिनल जैमे लुकास ओर्टेगा वाई अलामिनो ने इस शोकसभा की अध्यक्षता की और कास्त्रो का स्वागत किया, जो काले सूट में इस शोकसभा में शामिल हुए थे। उन्होंने पूरे क्यूबा की ओर से अपनी सदभावना जताते हुए यह कहा कि "फादर जॉन पॉल द्वितीय की मृत्यु से हम मर्माहत है।"

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