4月17日,1400多名“古巴旅”队员开始在猪湾登陆。但在情报网的有力支持下，古巴陆军和空军很快知道了正在发生的情况。“古巴旅”越过了几道障碍，但珊瑚礁撕破了登陆艇，原本设想黑暗、寂静的登陆海滩瞬间被古巴民兵照得非常明亮，甚至坦克也停在那里等着入侵。黎明时，古巴空军发动了反攻。
为了保护古巴旅和帮助他们撤出海滩，肯尼迪批准第二次空袭，允许6架没有标志的喷气战斗机从“埃塞克斯”号航母上起飞，来援助从尼加拉瓜起飞的B-26轰炸机进行轰炸，但这批轰炸机遭到了古巴空军的截击，第二次空袭也失败了。4月19日,军事行动的第三天。“古巴旅”的一些人逃上了在附近逗留的美国船只，一些人试图在萨帕塔沼泽寻找避难所。最后，“古巴旅”110多人被打死，几乎1200人投降。在首批古巴旅登陆不到72小时，卡斯特罗就宣布彻底打败了“雇佣军”，猪湾入侵以彻底和屈辱的失败而结束。
事发后，肯尼迪对中情局十分的失望。他训斥道：“你们不是告诉我行动只要7个小时就能摧毁卡斯特罗的抵抗力吗？我看没用上7个小时，我们的力量就已经被卡斯特罗吞没了！”在后来的教训总结中，中情局认识到失败的原因：首先是过高估计了自己和低估了敌人；其次是“古巴旅”的战士平均年龄偏大，而且实战能力欠缺，作战纪律性差。总之，猪湾计划成为了中情局历史上的耻辱。
猪湾事件坚定了古巴向社会主义方向发展的决心。几乎与猪湾事件同时，卡斯特罗宣布古巴是社会主义国家，开始走上社会主义发展道路。1961年7月，卡斯特罗领导的“7.26运动”、古巴人民社会党和“3.13革命指导委员会”正式合并为古巴革命统一组织，该组织在1965年10月3日更名为古巴共产党。1961年12月2日，卡斯特罗宣布自己将终生是个马列主义者。伴随着一系列社会主义改造，古巴革命也完成了由民族民主革命向社会主义革命的转变。
此后，肯尼迪政府一面继续对卡斯特罗政权施加压力，进一步强化了对古巴的封锁和禁运政策。1961年9月美国国会通过了一项措施，禁止对古巴的任何援助，除非总统决定这样的援助是美国国家利益所在；此后，批准了一项新的反对古巴的秘密行动计划：“猫鼬计划”；同时还进行了应对古巴可能出现的特殊情况的“紧急情况计划”，臭名昭著的对卡斯特罗施展恐怖暗杀行动也在此时开始。
1962年2月3日，肯尼迪总统颁布第3447号行政命令，宣布禁止所有与古巴贸易，除了必须的食物和医药，对古巴实行贸易完全禁运；“与敌国贸易法案”也被援引为《古巴贸易法规》的一部分，并用作禁运的法律依据。1962年9月美国强迫北约盟国进一步孤立古巴，随后希腊、丹麦、土耳其、西德等国家也同意劝他们的航运公司不要参与同古巴的贸易。值得一提的是，在第3447号命令颁布前一天，嗜烟的肯尼迪狂买了1200支古巴雪茄，到货后肯尼迪微笑着打开抽屉，拿出一张纸，很快签上了自己的名字。