Na początku 1960 r. prezydent Eisenhower uznał za konieczne podjęcie działań na rzecz odsunięcia od władzy na Kubie Fidela Castro. Jedynym zgodnym z prawem międzynarodowym sposobem aby zrobić cokolwiek w tej kwestii było skłonienie do działania Organizacji Państw Amerykańskich. Wymagało to poparcia ze strony przywódców Ameryki Łacińskiej, którzy jednak mimo iż poufnie wyrażali Eisenhowerowi nadzieję, że Stany Zjednoczone zdołają pozbyć się Castro, sami ani indywidualnie, ani zbiorowo nie zamierzali występować przeciwko niemu. W tej sytuacji obok kontynuowania wysiłków dyplomatycznych, Eisenhower upoważnił Centralną Agencję Wywiadowczą (ang. Central Intelligence Agency - CIA) do przygotowania planu rozwiązania problemu kubańskiego przy pomocy tajnej operacji.
Prezydent miał powody by wierzyć w skuteczność CIA w tego typu sytuacjach. Jej dotychczasowe tajne akcje uznawano za pasmo sukcesów. W 1948 r. CIA wsparła finansowo Chrześcijańską Demokracje we Włoszech, pomagając nie dopuścić do objęcia władzy przez tamtejszych komunistów. W roku 1950 pomagała filipińskiemu politykowi Ramonowi Magsaysayowi pokonać popieranych przez komunistów partyzantów, a w 1953 obaliła lewicowy rząd Mohameda Mossadeka w Iranie, po dokonaniu przez niego nacjonalizacji brytyjskiego koncernu naftowego. Rok później CIA uporała się z problemem podobnym do kubańskiego przeprowadzając udaną operację w Gwatemali, gdzie obaliła również lewicowy rząd Jacobo Arbenza, który skonfiskował plantacje bananowe należące do Unided Fruit Co. Eisenhower był wówczas zdumiony sukcesem jaki zdołano odnieść przy użyciu 150-osobowego oddziału gwatemalskich emigrantów oraz kilku myśliwców P-47, pozostałych z okresu II wojny światowej. "Niewiarygodne" - stwierdził prezydent, kiedy dowiedział się że rebeliancki oddział stracił jedynie kuriera.
Po uzyskaniu akceptacji Eisenhowera przystąpiono w CIA do tworzenia zespołu, który miał zająć się opracowaniem i realizacją kubańskiej wersji scenariusza gwatemalskiego. Znaleźli się w nim ludzie zaangażowani w poprzednią operację, a nadzór nad całością objął Zastępca Dyrektora do Spraw Planowania Richard Mervin Bissell Jr. Bissell - syn milionera i były wykładowca ekonomii na Uniwersytecie w Yale oraz autor programu budowy samolotów wywiadowczych U-2, uznawany był za jeden z najlepszych umysłów w CIA. Nie był on jednak zadowolony z dużej części współpracowników, gdyż jak twierdził, mimo przydzielenia przez Dyrektora CIA Allena Dullesa absolutnego pierwszeństwa jego projektowi, otrzymywał specjalistów, których poszczególni kierownicy chcieli się pozbyć.
Ludzie ci przygotowali i przeprowadzili jedną z najbardziej chybionych i kompromitujących tajnych operacji w dziejach amerykańskiego wywiadu znaną pod nazwą inwazji w Zatoce Świń. W związku z tym pojawia się pytanie, co skłoniło doświadczonych pracowników CIA i prezydenta Eisenhowera do przygotowywania, a jego następcę Johna F. Kennedyego do zaakceptowania skazanej na klęskę inwazji? Niezbędne do wyjaśnienia całego wydarzenia wydaję się także określenie głównych założeń tajnego planu obalenia władzy Fidela Castro oraz politycznych i militarnych błędów przedsięwzięcia.
Dalles początkowo przedstawił prezydentowi plan dokonania sabotażu kubańskiej cukrowni, ale Eisenhower nie wykazał zainteresowania. Dyrektor CIA został wówczas odesłany do swoich współpracowników z poleceniem by wrócił, kiedy zostanie opracowany "program". Bissell uzyskał w ten sposób aprobatę na którą liczył i na początku marca 1960 r. powstał ściśle tajny dokument o nazwie "Program Tajnej Akcji Przeciwko Rządom Castro". Projekt został zaaprobowany przez jeden z najtajniejszych komitetów rządowych - Grupę Specjalną i 17 marca 1960 r. Dulles oraz Bissell przedstawili plan prezydentowi. Składał się on z czterech części:
Eisenhower oświadczył, że podobają mu się wszystkie cztery części, ale szczególny nacisk położył na punkt pierwszy, czyli znalezienie przywódcy kubańskiego znajdującego się na emigracji, który utworzyłby rząd możliwy do uznania przez Stany Zjednoczone. W dokumencie zakładano także uruchomienie w ciągu dwóch miesięcy "niewielkich powietrznych środków transportowych głęboko zakamuflowanych jako komercyjna operacja w innym kraju".
Plan działania obejmował podjęcie wysiłków w różnorodnych dziedzinach, od akcji propagandowej przez wywiadowczo-bojową i polityczną aż do militarnej, która początkowo zakładała jedynie desant spadochronowy grupy rebeliantów mającej podjąć walkę partyzancką. Całość planowano przeprowadzić w okresie od sześciu do ośmiu miesięcy. Wiadomość ta musiała szczególnie zainteresować obecnego na spotkaniu wiceprezydenta Nixona, który zamierzał w grudniu startować w wyborach prezydenckich i w związku z tym potrzebował spektakularnych sukcesów. Tym chyba należy tłumaczyć szczególne zainteresowanie i entuzjazm jakie Nixon zaczął okazywał wobec tajnej akcji przeciwko Castro.
Obok czteropunktowego programu oficjalnie zaakceptowanego przez prezydenta w marcu 1960 r., CIA zapoczątkowała w tym samym czasie serię zamachów na Fidela Castro. Trudno określić czy Eisenhower wiedział o próbach zabójstwa kubańskiego przywódcy i czy wydał takie polecenie. Biograf Eisenhowera, Stephen Ambrose podkreśla, że nie odnaleziono żadnych dokumentów, które pozwalałyby bezpośrednio powiązać prezydenta z zamachami, a wydanie takich rozkazów Dullesowi prywatnie i w formie ustnej byłoby niezgodne z jego charakterem. Później prezydent osobiście wyjaśniał CIA, że nie chce usunięcia Castro, zanim nie powstanie odpowiedni rząd na emigracji, ponieważ w przypadku przedwczesnego zabójstwa władzę na Kubie mógłby przejąć ktoś znacznie gorszy od Fidela jak np. Raúl Castro lub Che Guevara.
Zabójstwo przywódców kubańskich nie było oficjalnie omawiane w kołach rządowych, ale 10 marca 1960 r. Grupa Specjalna odbyła "ogólną dyskusję na temat tego jaki efekt wywarłoby na scenę polityczną Kuby jednoczesne znikniecie Fidela i Raúla Castro oraz Che Guevary". Okazało się wówczas że Dulles i Bissell nie byli jedynymi, którzy ucieszyliby się z takiego rozwiązania.
Raport inspektora generalnego CIA z 25 sierpnia 1967 r. wylicza kilkadziesiąt nieudanych prób zabójstwa Castro lub zdyskredytowania go w oczach społeczeństwa. Według jednego z takich planów CIA miała rozpylić w studiach radiowych, z których kubański przywódca nadawał swoje przemówienia, substancję chemiczną powodującą halucynacje podobne do skutków zażycia LSD. Inny plan zakładał nasączenie palonych przez niego cygar środkiem powodującym czasowe rozkojarzenie. Cygara spreparowane w ten sposób miał on otrzymać przed ważnym wystąpieniem publicznym. Najbardziej chyba groteskowym pomysłem było nasypanie do butów Castro silnego środka do usuwania włosów - soli talu - od którego straciłby brodę. Spiskowcy z CIA uważali, że zniszczą w ten sposób wizerunek popularnego przywódcy w oczach społeczeństwa.
Próby zabójstwa Fidela Castro były równie nieudolne. Obok wykorzystania cygar zawierających śmiertelną truciznę, planowano m. in. umieszczenie rzadkiej muszli wypełnionej materiałem wybuchowym w rejonie gdzie Castro pływał. Wobec słabości amerykańskiej agentury na Kubie, Richard Bissell zgodził się aby zlecić zabójstwo mafii, a szczególnie tym organizacjom które w wyniku rewolucji straciły w Hawanie kasyna. Wierzył on w skuteczność mafii i umiejętność działania w tajemnicy. Pomysł ten spodobał się Bissellowi, gdyż jak stwierdził "cokolwiek syndykat spróbowałby zrobić istniała bardzo mała szansa, że trop powrotny prowadziłby" do rządu Stanów Zjednoczonych. W październiku 1961 r. ogólnikowo przedstawiony plan zabicia Castro przy pomocy mafii zaaprobował dyrektor CIA. Sprawy zamachu nie konsultowano jednak w obrębie Komitetu Bezpieczeństwa Narodowego lub Grupy Specjalnej. Realizacją planu zajął się James O`Connell - szef Biura Zaopatrzenia CIA i były współpracownik FBI. Wynajął on prywatnego detektywa i również byłego pracownika FBI Roberta A. Maheu, który skontaktował się z Johnym Rosellim, dawnym właścicielem kasyna w Hawanie. Roselli, który swoją karierę rozpoczynał z Alem Capone, nawiązał za pośrednictwem szefa mafii w Chicago Momo Salvatore Giancana kontakt z byłym szefem syndykatu w Hawanie - Santosem Trafficante. Ludzie ci zgodzili się na zaproponowaną im zapłatę w wysokości 150 tys. dol. i w styczniu 1962 r. spreparowane przez CIA pigułki, zawierające jad kiełbasiany, zostały wysłane do zamachowca mającego otruć Fidela Castro. Nie zdołano jednak tego zrobić, ponieważ według wyjaśnień Roselliego pierwszy z zabójców stracił pracę i tym samym dostęp do Castro, a w drugim przypadku w kwietniu 1962 r. przywódca kubański przestał odwiedzać restauracje w której planowano go otruć. Cała sprawa zaczęła się kojarzyć O`Conellemu z komedią, gdy FBI doniosła że Giacanta opowiadał przyjaciołom o swoim zleceniu, a ryzyko dalszych przecieków oraz możliwość szantażu stały się całkiem realne. Później pojawiły się podejrzenia, że ludzie mafii mogli oszukać CIA. Sugerowano nawet, iż Trafficante był informatorem opłacanym przez rząd kubański.
Wyjaśnieniem całej serii niepowodzeń jaka spotkała CIA mogą być informacje dostarczone po roku 1987 przez dwóch zbiegłych oficerów kubańskiego wywiadu i kontrwywiadu. Okazało się wtedy, że praktycznie wszyscy kubańscy agenci zwerbowani przez CIA po rewolucji w 1959 r. byli podstawieni i wykonywali rozkazu rządu Fidela Castro. Część z realizowanych wówczas operacji musiała w tej sytuacji ulec dekonspiracji lub przebiegać pod kontrolą wywiadu kubańskiego.
Pierwszym krokiem w realizacji czteropunktowego planu obalenia Castro było uruchomienie przez CIA stacji radiowej, nadającej programy przeznaczone dla Kubańczyków. Nadzór nad akcją propagandową przydzielono Davidowi Atlee Phillipsowi, specjaliście który zrealizował identyczne zadanie podczas tajnej operacji w Gwatemalii w 1954 r. Wkrótce po uzyskaniu od wojska odpowiedniego nadajnika na początku 1960 r., radiostacja rozpoczęła nadawanie programów. Została ona umieszczona na Swan Island, znajdującej się w zachodniej części Morza Karaibskiego u wybrzeży Hondurasu. Bissell nie był jednak zadowolony z funkcjonowania Radia Swan, ponieważ uważał że jest ono "Zbyt profesjonalne, [...] zbyt amerykańskie". Philips przyznał mu racje i wydał odpowiednie polecenia, tak aby forma programów była bardziej surowa. Po pewnym czasie audycje stały się zbyt autentyczne. Liderzy poszczególnych kubańskich ugrupowań emigracyjnych zaczęli skupiać się na partykularnych celach, odchodząc od wspólnej linii propagandowej. Niektórzy wyrażali nawet nostalgię za czasami Batisty. Wówczas Phillips osobiście poleciał do studia w Miami i pouczył przywódców, że Batista jest tematem tabu, a Castro nie powinien być atakowany, ale przedstawiany ze smutkiem. Głównym motywem propagandowym miało być ukazywanie rządów Castro jako zdrady rewolucji. Poziom audycji z pewnością poprawił się, ponieważ Hawana rozpoczęła zagłuszanie Radia Swan.
Obecne zadanie Philipsa okazało się o wiele trudniejsze od akcji w Gwatemali. Publiczność kubańska była znacznie bardziej wyrafinowana, a Castro należał do najbardziej zręcznych propagandystów. Dodatkowo nie zdołano uzyskać zgody na rozrzucanie ulotek nad głównymi miastami Kuby, ponieważ Departament Stanu uznał to za zbyt prowokujące. Zgłoszono także propozycję, aby z okrętu podwodnego u wybrzeży wyspy wystrzelić specjalne fajerwerki, które utworzyłyby na niebie obraz Chrystusa, będący znakiem że Bóg nie lubi Castro.
Do działań propagandowych przyłączył się Departament Stanu, wydając w przeddzień inwazji na początku kwietnia 1961 r. "Białą Księgę" w sprawie Kuby. W publikacji podkreślano że Fidel Castro "zdradził własną rewolucję" i wspólnie z innymi kubańskimi przywódcami wydał ją "w ręce mocarstw obcych tej (północnej) półkuli". Ponadto potępiano dyktaturę Batisty oraz nawoływano Castro "by zerwał z międzynarodowym ruchem komunistycznym", oznajmiając że "w razie zignorowania tego wezwania, [...] lud kubański będzie kontynuował walkę o wolną Kubę".
Najlepszym miejscem na zorganizowanie bazy dla emigrantów kubańskich szkolonych do walki z rządem Castro okazała się Gwatemala. Od czasu przewrotu w 1954 r. władze w tym kraju sprawował prezydent Miquel Ydigoras Fuentes, zdeklarowany antykomunista, który swoją pozycję zawdzięczał tajnej akcji CIA. Początkowo w maju 1960 r. wysłano tam około 20 Kubańczyków mających odbyć szkolenie na operatorów radiostacji. Szef placówki CIA w Gwatemali Robert K. Dawis otrzymał wtedy rozkaz znalezienia dla nich odpowiedniej kryjówki. Ludzie ci zostali skierowani do posiadłości Helvetia, należącej do starego znajomego Dawisa bogatego właściciela ziemskiego Roberto Alejosa.
Trening pierwszych kubańskich oddziałów paramilitarnych odbywał się początkowo na farmie w okolicach Miami. W sierpniu 1960 r. doszło tam jednak do incydentu, w toku którego wybuchła strzelanina, a kilku Kubańczyków zostało aresztowanych. Sprawą zainteresowała się prasa, a Departamenty Stanu i Sprawiedliwości naciskały prezydenta Eisenhowera, aby przeniesiono operację treningową CIA poza granice kraju. W tej sytuacji podjęto decyzję o przemieszczeniu obozu szkoleniowego najpierw do strefy Kanału Panamskiego, a następnie do Gwatemali. Dawis otrzymał wówczas zadanie zorganizowania tan obozu dla 150 żołnierzy oraz zbudowania lotniska. Władze gwatemalskie ponownie wyraziły zgodę na prośbę CIA i na plantacji Helvetia wytyczono nowe drogi, wzniesiono koszary znane pod nazwą Camp Trax i na końcu w okolicy Retalhuleu zbudowano kosztem 1800 tys. dol. w pełni wyposażoną bazę lotniczą.
Lotnisko początkowo obsługiwało samoloty transportowe, dokonujące zrzutów dla oddziałów partyzanckich na Kubie. Eskadra cywilna składała się z 8 samolotów typu C-46F Commando oraz 6 typu C-54 Skymaster. Po opracowaniu w listopadzie 1960 r. nowych planów operacji, zakładających skoncentrowany desant morski, do bazy dostarczono 26 średnich bombowców B-26B Invader. Załogi kubańskie były szkolone przez pilotów zwerbowanych w Powietrznej Gwardii Narodowej Stanów Zjednoczonych ze stanu Alabama. Gwardia Narodowa dostarczyła także obsługę naziemną lotniska.
Rozbudowie ulegał również Camp Trax, zajmowany w listopadzie przez 400 osób, do końca 1960 r. przez 500, a ostatecznie przez niecałe 1500 ludzi. Szkoleniem oraz nadzorem nad oddziałami lądowymi, oznaczonymi od listopada 1960 r. jako Brygada 2506, zajmowali się amerykańscy doradcy wojskowi oddelegowani do tego zadania z Armii Stanów Zjednoczonych. Kubańskim dowódcą brygady Amerykanie wyznaczyli José Pereza "Pepe" San Román, byłego oficera w wojsku Batisty, a następnie organizatora buntu przeciwko dyktatorowi. Nominacja ta stała się jedną z przyczyn wybuchu niezadowolenia wśród części rekrutów znajdujących się w Camp Tax. Ludziom tym nie podobał się fakt podlegania amerykańskim wojskowym, a San Román jako oficer szkolony m. in. w Stanach Zjednoczonych, kojarzył się im z zależnością od północnego sąsiada. Dyskusje na ten temat w połączeniu z nasilającymi się sporami politycznymi praktycznie uniemożliwiły kontynuowanie treningu. Dowództwo amerykańskie, reagując na tę sytuacje, 31 stycznia 1961 r. odesłało do domów za "bawienie się w politykę" dwóch kubańskich oficerów. W odpowiedzi 230 spośród ok. 500 ludzi brygady zgłosiło rezygnacje, z której jednak większość wycofała się pod wpływem perswazji. Z grupy tej 20 osób uznanych za głównych inicjatorów zajść aresztowano i do zakończenia inwazji przetrzymywano w ciężkich warunkach w dżungli gwatemalskiej.
Przygotowania do tajnej akcji CIA przeciwko rządom Fidela Castro, określonej kryptonimem "Pluto", przybierały coraz większe rozmiary i utrzymanie ich w tajemnicy wkrótce okazało się niemożliwe. 30 października 1960 r. w gwatemalskiej gazecie La Hora ukazał się artykuł, podający informacje o tajnych obozach szkoleniowych CIA na terenie tego kraju. W Stanach Zjednoczonych, mimo nasilających się pogłosek, prasa przez długi czas zachowywała milczenie w tej sprawie. Naciski władz musiały się jednak okazać nieskuteczne wraz z ogólnym wzrostem zainteresowania i 10 stycznia 1961 r. New York Times opublikował obszerny artykuł pod tytułem: "Stany Zjednoczone pomagają szkolić siły przeciwko Castro w tajnej powietrzno-ladowej bazie w Gwatemali". Do artykułu, podkreślającego silne zaangażowanie USA w to przedsięwzięcie, dołączona była mapka ukazująca rozlokowanie omawianej bazy. Opisane wówczas rewelacje spotkały się z bardzo słabą reakcją ze strony rządu, w którym dokonywał się wówczas procesu przekazywania władzy prezydenckiej Johnowi F. Kennedyemu. Sprawą zainteresowały się także inne gazety i w efekcie na początku 1961 r. przygotowania do tajnej operacji nadzorowanej przez Richarda Bissella, człowieka wyjątkowo uczulonego na konieczność zachowania tajemnicy, były sekretem już jedynie z formalnego punktu widzenia.
18 sierpnia 1960 r. prezydent Eisenhower spotkał się z Dullesem, Bissellem oraz sekretarzem obrony Tomem Gatsem w celu omówienia realizacji czteropunktowego planu w sprawie Kuby, jaki zatwierdził w marcu. Bissell zapewnił prezydenta że praca nad realizacja punktu 2 i 4, czyli ofensywy propagandowej i utworzenia sił paramilitarnych jest w toku, a w przypadku punktu 3 obejmującego rozwój organizacji podziemnej na wyspie napotkano na duże trudności. Ostatecznie Eisenhower zaaprobował przedstawiony przez Bissella budżet operacji w wysokości 13 mln. dol. oraz zgodził się na wykorzystanie w niej personelu i sprzętu Departamentu Obrony, z zastrzeżeniem by "nie używać personelu Stanów Zjednoczonych w charakterze bojowym". Ponadto przychylił się do propozycji, aby dla ochrony tajnej bazy w Gwatemali amerykańska marynarka wojenna rozpoczęła patrolowanie wybrzeża tego państwa, oficjalnie w celu blokowania inwazji kubańskiej. Na koniec prezydent zapytał o postępy w punkcie 1, zakładającym powstanie kubańskiego rządu na emigracji. Dyrektor CIA wraz z Bissellem wyjaśnili wówczas, że prawdziwy przywódca nie pojawił się, ponieważ kubańscy politycy są podzieleni i ogólnie niechętni do zawarcia kompromisu. Eisenhower stwierdził ze zniecierpliwieniem: "Chłopcy, jeżeli tego się nie załatwi, przestańmy o tym mówić" i podkreślił, że nie zgodzi się na operację jeżeli nie powstanie popularny rząd na emigracji. Prezydent, będący doświadczonym żołnierzem, przyjął dość sceptyczną i jak miała pokazać przyszłość bardzo racjonalną postawę wobec planów CIA w sprawie Kuby, której nigdy nie przydzielił absolutnego pierwszeństwa.
Wraz z upływem czasu i zbliżaniem się terminu wyborów na prezydenta problem postawy jaką Stany Zjednoczone powinny zając wobec rządu Fidela Castro stał się jednym z elementów toczącej się wówczas kampanii wyborczej. W październiku 1960 r. sztab wyborczy kandydata Partii Demokratycznej - Johna F. Kennedyego wydał oświadczenie, nawołujące do wsparcia kubańskich "bojowników o wolność". Według bliskiego doradcy Kennedyego - Arthura M. Schlesingera Jr. posunięcie to, uczynione w przeddzień debaty telewizyjnej w sprawie polityki zagranicznej USA, było odpowiedzią na oskarżanie przyszłego prezydenta o "miękkość wobec komunizmu" i pełniło jedynie funkcję kwiatka retorycznego, ponieważ ani Kennedy, ani jego sztab nie wiedzieli o istnieniu Brygady 2506. Richard Nixon - kandydat Partii Republikańskiej i ówczesny wiceprezydent - wpadł we wściekłość kiedy dowiedział się o oświadczeniu, w którym domagano się tego co administracja Eisenhowera potajemnie realizowała. Uznał jednak, że "tajność operacji musi być ochroniona za wszelką cenę", a on sam "musi pójść w przeciwną skrajność". Następnego dnia podczas debaty Nixon oskarżył propozycje Kennedyego, którą faktycznie sam silnie popierał, jako "najbardziej niebezpieczną i nieodpowiedzialną" w całej kampanii. Kennedy nieświadomie ubiegł kandydata republikanów i zmusił go do zajęcia mniej popularnego i nieszczerego stanowiska w sprawie Kuby, ale jednocześnie w pewnym sensie ograniczył sobie pole manewru w odniesieni do przygotowywanej operacji CIA, jaką otrzymał wkrótce w spadku po odchodzącym prezydencie.
Działania zmierzające do realizacji 3 punktu "programu" obalenia rządów Fidela Castro, czyli rozwoju na Kubie tajnej organizacji wywiadowczo-bojowej nie przynosiły spodziewanych efektów. Rozbudowa organizacji podziemnych, szczególnie w miastach, stawała się coraz trudniejsza wraz z tworzeniem na wyspie systemu państwa policyjnego. Działalność partyzancka również nie przynosiła spektakularnych sukcesów, a Castro sam będąc w przeszłości partyzantem, doskonale sobie radził ze zwalczaniem tego typu operacji. W efekcie podjętej na szeroką skale akcji sabotażowo-dywersyjnej spalono kilkanaście cukrowni, niszczono elementy trakcji energetycznej i systemu transportowego, wzniecano pożary dojrzewającej trzciny cukrowej oraz przeprowadzano ataki na obiekty przemysłowe z powietrza i morza. Największym sukcesem okazało się wysadzenie w powietrze frachtowca La Coubre, który przypłynął do Hawany z ładunkiem belgijskiej broni. Pomiędzy Florydą a wybrzeżem Kuby regularnie kursowały amerykańskie łodzie, dostarczające na wyspę agentów, broń, środki łączności i pieniądze. Oddziały partyzanckie działające w górach Escambrey otrzymywały na początku roku 1961 zrzuty do 1000 sztuk broni miesięcznie.
Mimo tych wysiłków Bissell widział, że dotychczasowe metody "nie wydają się doprowadzić [...] dokądkolwiek". Castro okazał się trudniejszym przeciwnikiem niż oczekiwano i w związku z tym podjęcie bardziej zdecydowanych działań wydawało się niezbędne. Dotychczasowa koncepcja dokonania serii zrzutów spadochronowych, oddziałów przeznaczonych do działań partyzanckich, niemal niezauważalnie przekształciła się w plan skoncentrowanego desantu morskiego. Była to decyzja wewnętrzna i przy zmianie planów operacji militarnej 4 listopada 1960 r. CIA nie konsultowała się z Grupa Specjalną, Komitetem Bezpieczeństwa Narodowego lub odchodzącym prezydentem.
28 stycznia 1961 r. odbyło się pierwsze spotkanie nowego rządu z prezydentem Kennedym na czele poświęcone planom CIA w sprawie Kuby. Prezydent polecił wówczas, aby Departament Obrony zbadał stronę militarną koncepcji i 31 stycznia niewielka grupa specjalistów oddelegowanych przez Połączony Komitet Szefów Sztabów zapoznała się z informacjami uzyskanymi od CIA. Otrzymane materiały znane pod nazwą "Plan Trinidad" zakładały dokonanie desantu morskiego w okolicy miasta o tej samej nazwie. Akcja, mająca rozpocząć się o świcie, obejmowała także zrzucenie na okoliczne wzgórza oddziałów spadochroniarzy. CIA przewidywała, że w opanowaniu Trinidad pomoże dość silna w tym mieście opozycja. Rejon planowanej inwazji był bardzo dogodny do obrony, ponieważ od zachodu i południa otaczało go morze, od północy góry Escambrey, a od wschodu rzeka Manati. Jedyne połączenie z resztą kraju, biegnące przez rzekę, miało być zablokowane po wysadzeniu mostów. Kolejną zaletą były znajdujące się w pobliżu lotnisko oraz port morski Casilda, które umożliwiały szybkie przetransportowanie w opanowany rejon prowizorycznego rządu oraz dogodny przerzut broni i zaopatrzenia. Równocześnie z rozpoczęciem desantu bombowce Brygady 2506 miały zniszczyć na ziemi lotnictwo Fidela Castro, by następnie bez przeszkód wspierać oddziały lądowe. Dalsze plany przewidywały, że Stany Zjednoczone uznają prowizoryczny rząd w Trinidad za oficjalne władze Kuby i po otrzymaniu odpowiedniej prośby udzielą mu pomocy "logistycznej", która nie obejmowałaby interwencji zbrojnej. Działania te miały być wstępem do ogólnonarodowego powstania, które wsparte zbuntowanymi oddziałami armii rządowej, doprowadziłoby do obalenia Castro. W przypadku porażki wycofujące się oddziały mogły znaleźć schronienie w pobliskich górach i dołączyć do działających tam partyzantów. Po przeanalizowaniu planu Połączony Komitet Szefów Sztabów wydał dość niejednoznaczną ocenę. Zgodnie z nią sukces operacji zależał od wybuchu na wyspie powstania lub od wsparcia z zewnątrz. Dowódca Korpusu Marines gen. David M. Shoup wyraźnie stwierdził: żaden "wojskowy nigdy nie pomyślałby że te siły mogą obalić Castro bez wsparcia". Jednocześnie komitet stwierdzał: "Ten plan ma sporą szansę (ang. fair chance) na ostateczny sukces, nawet jeżeli nie doprowadzi natychmiast do pełni oczekiwanego rezultatu, może przyczynić się do ostatecznego obalenia rządów Castro". Na początku marca komitet wydał kolejny raport w którym uzależniał powodzenie operacji wyłącznie od wybuchu powstania.
11 marca 1961 r. "Plan Trinidad" został przedstawiony prezydentowi, który uznał, że jest on "zbyt spektakularny". Kennedy zażądał "cichego" lądowania, najlepiej w nocy, podkreślając na koniec konieczność rozsądnego zrównoważenia ryzyka politycznego i militarnego. Asystent Sekretarza do Spraw Międzyamerykańskich Thomas Mann skrytykował wybrany rejon, ponieważ z powodu nieodpowiedniego dla bombowców B-26 lotniska, nie można było podtrzymać przekonania, że uderzenia lotnicze pochodzą z baz kubańskich. Planiści z CIA wyznaczyli wówczas nowe miejsce desantu w okolicy Zatoki Świń (hiszp. Bahia de Cochinos). Zgodnie ze wskazówkami prezydenta zmodyfikowany plan zakładał dokonanie wyładunku oddziałów oraz zaopatrzenia w nocy i wycofanie się floty inwazyjnej przed świtem. Ponadto wybrany rejon był otoczony przez sprzyjające obronie bagna Zapata oraz posiadał odpowiednie lotnisko. 16 marca Kennedy wstępnie zaakceptował nowy plan CIA, podkreślając jednocześnie, że odrzuca możliwość zbrojnej interwencji Stanów Zjednoczonych. Ogólna koncepcja planu nie uległa zmianie, z wyjątkiem ataków lotniczych. Ostatecznie zaplanowano dokonanie serii uderzeń na kubańskie lotniska w ciągu dwóch dni poprzedzających lądowanie, co z pewnością dawało większa szansę na zniszczenie wrogich samolotów na ziemi. Eksperci wojskowi byli świadomi, że część lotnictwa Castro może przetrwać bombardowanie i wyrządzić ogromne szkody flocie inwazyjnej. Aby uniknąć takiego ryzyka doradzali przydzielenie operacji osłony samolotów myśliwskich.
Nowe miejsce inwazji przyjęte w dużym stopniu z powodów politycznych było pułapką dla lądujących oddziałów, które w przypadku porażki nie mogły podjąć działań partyzanckich. Otaczające Zatokę Świń bagna nie dawały dostatecznej osłony, a najbliższe łańcuchy górskie znajdowały się zbyt daleko by istniała realna szansa na przedarcie się. Słuszny więc wydaje się kolejny raport Połączonego Komitetu Szefów Sztabów, uznający "Plan Trinidad" za lepszy. Ponadto Amerykanie nie wiedzieli, że okolica ta była jednym z ulubionych miejsc Fidela Castro. Na odludnym obszarze planowanej inwazji, uchodzącym za jeden z najbardziej zacofanych rejonów Kuby, wybudowano po rewolucji trzy nowe drogi, szpital, lotnisko, ośrodek wypoczynkowy oraz sprowadzono nauczycieli. Tamtejsza ludność wiele zawdzięczała nowej władzy i darzyła ją silnym poparciem.
Prezydent Eisenhower wyraźnie uzależnił wydanie zgody na przeprowadzenie operacji "Pluto" od zrealizowania punktu 1 programu, czyli sformowania na emigracji popularnego rządu kubańskiego. Tymczasem wysiłki CIA nie przynosiły widocznego rezultatu i jeszcze w marcu 1961 r., podobnie jak w lipcu roku poprzedniego, nie znaleziono autentycznego przywódcy dla kubańskiej opozycji. Osobą odpowiedzialną za to zadanie był Gerry Droller, pseudonim Frank Bender, który pochodził z Niemiec i podczas II wojny światowej pracował dla wywiadu amerykańskiego w okupowanej Francji. Nie znal on hiszpańskiego, nie wiedział nic o Ameryce Łacińskiej, a nawet jego angielski sprawiał trudności podczas tłumaczenia na hiszpański. W stosunku do Kubańczyków był arogancki i lubił im mówić, że nosi kontrrewolucję w swojej książeczce czekowej. Trudno wyobrazić sobie gorszy wybór do tak delikatnej misji, tym bardziej że jego pomocnikiem był Howard Hunt przyszły bohater afery watergate. Wkrótce Bender stał się powszechnie nie lubiany wśród kubańskich polityków, a jego głównym środkiem oddziaływania okazało się przywiezione przez Hunta 115 tys. dol. Schlesinger tak pisze o jego pozycji: "Starzy (wcześniej przybyli) uchodźcy nie lubili i bali się go, ale czuli że nie mają innego wyboru jak być mu posłusznymi".
Kubańska emigracja polityczna na Florydzie utworzyła w czerwcu 1960 r. Rewolucyjny Front Demokratyczny (hiszp. Frente Revolucionaroi Democratico - Frente) z pięcioosobowym komitetem na czele. Trzech członków komitetu, wśród których był m. in. Manuel Antonio de Varona, premier za rządów Prio Socarrasa, reprezentowało organizacje polityczne odsunięte od wpływów przez dyktaturę Batisty. Pozostali przez krótki okres pracowali w rządzie Fidela Castro. We wrześniu Varona, który opowiadał się za restytucją własności przejętej przez Castro, został wybrany koordynatorem Frente. Metody stosowane przez Bendera okazały się wówczas nie do przyjęcia dla Sáncheza Arango. Polityk ten wystąpił z komitetu i tak opisał swoje spostrzeżenia: "CIA chciała kontrolować wszystko [...] Członkowie którzy [...] gotowi byli akceptować jej polecenia, jej rozkazy, jej warunki byli tymi z którymi utrzymywała najlepsze stosunki".
Sytuacja uległa zmianie w październiku 1961 r., kiedy wraz z trzecia falą emigrantów kubańskich do Miami przybył Manuel Ray, były Minister Robót Publicznych w rządzie Castro, a następnie przywódca opozycyjnego Ludowego Ruchu Rewolucyjnego (hiszp. Movimento Revolucionario del Pueblo - MPR). W odróżnieniu od liberałów i konserwatystów z Frente, MPR określał swoją politykę jako castroizm bez Castro. Ray nie akceptował przejścia Castro na stronę komunizmu, ale uważał że należy kontynuować jego politykę społeczną. Sprzeciwił się on poleceniu Bendera by włączyć MPR do Frente oraz nie był zwolennikiem przygotowywanej inwazji. Bender uznał go za komunistę i nie dopuścił MPR do wielu form wsparcia jakie udzielano emigrantom.
W 1961 r. nowy prezydent polecił by doprowadzono do porozumienia między kubańskimi organizacjami politycznymi na Florydzie. Dotychczasowa ekipa negocjatorów nie spełniła swojego zadanie i CIA zdecydowała się na podjęcie działań bezpośrednio. 18 marca z przywódcami opozycji kubańskiej spotkał się Jim Noble, ostatni szef CIA w Hawanie, który przekazał im ultimatum: "Jeśli nie opuścicie tego spotkania z komitetem, po prostu zapomnijcie o całym [...] interesie". Ostatecznie Kubańczycy uznali, że wsparcie USA gwarantuje sukces i 22 marca przywódcy Frente i MPR zawarli porozumienie powołujące Kubańską Radę Rewolucyjną, z byłym profesorem prawa Uniwersytetu Hawana José Miró Cardoną na czele. Podpisany dokument zakładał, że po wylądowaniu na Kubie rada przekształci się w prowizoryczny rząd.
Długo oczekiwany przywódca oraz zalążek rządu na emigracji pojawiły się tuż przed samą inwazją. CIA wyznaczyła do tej misji nieodpowiednich ludzi i prawdopodobnie zmarnowała prawie rok, podczas którego ewentualny przywódca mógł konsolidować opozycję i zdobywać popularność na Kubie. Nie jest jednak pewne czy pojawienie się takiego człowieka było wówczas możliwe. Kubańscy politycy byli wewnętrzne podzieleni i mało skłonni do kompromisów, a na terenie Miami CIA doliczyła się 700 różnych grup konspirujących przeciwko rządowi Castro.
Zmiana na stanowisku prezydenta Stanów Zjednoczonych nie wpłynęła w znaczący sposób na politykę tego państwa wobec rządów Fidela Castro. Nowy prezydent nie kwestionował pomysłu tajnej operacji, która doprowadziłaby do obalenia ówczesnego rządu na Kubie bez oficjalnego angażowania w nią USA. Głównym przedmiotem analizy przy podejmowaniu decyzji w sprawie operacji "Pluto" było ryzyko związane z ujawnieniem udziału Stanów Zjednoczonych oraz obawa przed niepowodzeniem. Sprawom tym Kennedy poświęcił szereg spotkań z członkami rządu, doradcami oraz przedstawicielami CIA. Początkowo według obserwacji Schlesingera "Prezydent wydawał się [...] być powoli coraz bardziej sceptyczny". Ostatecznie jednak dał się przekonać Bissellowi oraz Dullesowi i wstępnie zaakceptował plan. Pierwszy z wymienionych problemów rozwiązano rezygnując z desantu połączonego z bezpośrednim szturmem w okolicy Trinidad na rzecz skrytego nocnego lądowania w odludnym rejonie Zatoki Świń. W drugiej kwestii Kennedy zdał się na opinię CIA, która stanowczo zapewniała, że sytuacja na Kubie dojrzała do powstania. Źródłem takiej postawy były dostarczane przez wywiad CIA raporty, których przykładem może być Raport Informacyjny Nr CS-3/469,361, donoszący: "Opozycja wobec rządów Castro staje się coraz powszechniejsza, [...] Klasa średnia obecnie czynnie sprzeciwia się Castro. [...] Braki w żywności i podstawowych produktach pierwszej potrzeby, odczuwane przez wszystkie warstwy społeczne, wywołują powiększające się niezadowolenie" . Tymczasem nawet gazety jednoznacznie donosiły, że przejęcie władzy na Kubie przez Castro spotkało się z powszechnym poparciem, a nawet entuzjazmem ze strony społeczeństwa. Eksperci byli świadomi narastania z czasem opozycji, ale podkreślali jednocześnie, że czas działa także na korzyść Castro, który szybko wzmacnia armię i rozciąga coraz skuteczniejsza kontrolę policyjną nad życiem codziennym Kubańczyków.
Dulles oraz Bissell widząc wahanie prezydenta postawili go w sytuacji zakładającej konieczność podjęcia decyzji jak najszybciej. Przemawiał za tym fakt, iż na Kubę wkrótce mogli powrócić piloci szkolący się w Związku Radzieckim i Czechosłowacji w obsłudze samolotów odrzutowych typu MIG, a pojawienie się MIG-ów nad kubańskim niebem uniemożliwiłoby przeprowadzenie operacji "Pluto" bez interwencji lotnictwa USA. Ponadto ukazali oni ryzyko związane z przeprowadzeniem akcji jako wybór mniejszego zła, ponieważ według Dullesa ewentualna demobilizacji Brygady 2506 mogła doprowadzić do buntu dobrze uzbrojonych i wyszkolonych Kubańczyków. Ludzie ci po rozbrojeniu prawdopodobnie rozgłosiliby o przygotowywanej operacji i co najgorsze o tym że Stany Zjednoczone w ostatniej chwili straciły nerwy.
4 kwietnia 1961 r. prezydent zwołał kolejne posiedzenie Rady Bezpieczeństwa Narodowego w sprawie tajnej operacji na Kubie. W obradach wzięli udział m.in. Sekretarz Stanu Dean Rusk, Sekretarz Obrony Robert McNamara, Sekretarz Finansów Douglas Dillon, doradca Sekretarza Stanu do spraw Ameryki Łacińskiej Thomas Mann, Podsekretarz Obrony Paul Nitze, szefowie CIA oraz przewodniczący senackiej Komisji Spraw Zagranicznych William Fulbright. Podczas dyskusji większość zgromadzonych poparła plan operacji, w efekcie czego Kennedy zaakceptował inwazję zastrzegając sobie jednak prawo do odwołania wszystkiego na 24 godziny przed lądowaniem. Jedynym stanowczym przeciwnikiem inwazji był senator Fulbright, który podkreślał, że takie posunięcie jest zaprzepaszczeniem prowadzonej wobec Ameryki Łacińskiej polityki nieinterwencji, pogwałceniem Karty OPA, regionalnych traktatów i prawa federalnego. W zamian proponował politykę tolerancji i izolacji wobec rządu Castro, podkreślając iż nie stanowi on poważnego zagrożenia.
Według Schlesingera oraz innego specjalnego doradcy prezydenta - Theodorea C. Sorensena, Kennedy został wprowadzony w błąd przez CIA. Prezydent nie wiedział, że informacje o zbliżaniu się inwazji były powszechnie rozgłaszane w celu przygotowania Kubańczyków do powstania. Bissell zapewnił go o istnieniu planu awaryjnego, który w przypadku porażki przewidywał wycofanie Brygady 2506 w góry i podjęcie walki partyzanckiej. Takiego planu nie opracowano, ponieważ opcja to była nierealna w przypadku Zatoki Świń. Kennedy sądził ponadto, że desant był skoordynowany z planami podziemia kubańskiego i ewentualną opozycją w armii Castro, gdy tymczasem grupy opozycyjne na Kubie nie zostały powiadomione nawet o terminie inwazji. Z raportów CIA wynikało że lotnictwo kubańskie było niezdolne do walki, a w Zatoce Świń nie zainstalowano środków łączności. Doniesienia te były błędne i nie wspominały nic o dostawach ciężkiej broni z ZSRR i Czechosłowacji, jakie dotarły na Kubę tuż przed inwazją.
Plan jaki CIA przedstawiła Kennedyemu oraz warunki w jakich rzekomo miała przebiegać jego realizacja wydawały się gwarantować sukces i eliminować możliwość klęski. Nowy prezydent nie zdążył wypracować własnych metod podejmowania decyzji, nie znał jeszcze dobrze wszystkich współpracowników i zdawał sobie sprawę z braku doświadczenia, dlatego prawdopodobnie w dużym stopniu oparł się na autorytecie doświadczonych urzędników, wojskowych i byłego prezydenta Eisenhowera, który przekazał mu plan tajnej operacji przygotowywany za jego kadencji.
13 kwietnia 1961 r. pierwsze oddziały Kubańczyków szkolonych w Gwatemali rozpoczęły załadunek na okręty floty inwazyjnej. Brygada 2506 liczyła wtedy 1450 ludzi podzielonych na 4 bataliony piechoty, batalion zmotoryzowany, batalion wsparcia, kompanie czołgów i samochodów pancernych, pluton łączności oraz pluton medyczny. Piechota była wspierana przez 5 czołgów typu Sherman, 10 samochodów pancernych, 10 dział samobieżnych, 18 dział przeciwpancernych, 8 dział bezodrzutowych i 8 moździerzy. Wiek członków brygady wahał się od 16 do 61 lat, a jedynie 135 z nich miało wcześniejszy kontakt ze służbą wojskową. Żołnierze i sprzęt zostali zaokrętowani na flotę inwazyjną składającą się z 5 frachtowców oraz 2 dużych i 7 małych okrętów desantowych z rezerwy US Navy.
Castro mógł przeciwstawić tym siłom ok. 250 tys. żołnierzy, służących w armii i innych formacjach uzbrojonych. Wiele z oddziałów znajdowało się dopiero w fazie formowanie, ale tuż przed inwazją na Kubę dotarła pierwsza partia broni ciężkiej z ZSRR, obejmująca m. in. czołgi T-34, haubice 122 mm oraz działa przeciwlotnicze kal. 57 mm i 85 mm. Wybrzeże Kuby pozostawało praktycznie nie bronione, ponieważ nieliczna i częściowo muzealna flota rządowa podobnie jak lotnictwo znajdowała się w bardzo złym stanie technicznym.
Mimo to flota wioząca Brygadę 2506 w kierunku Zatoki Świń otrzymała eskortę US Navy, składającą się z pięciu niszczycieli i lotniskowca Essex. Na pokładzie lotniskowca stacjonowała doświadczona eskadra myśliwców odrzutowych VA-34, która podobnie jak niszczyciele nie otrzymała podczas inwazji pozwolenia na włączenie się do walki.
Kluczem do zdobycia przez siły inwazyjne panowania w powietrzu miały być poprzedzające desant ataki lotnicze. W tym celu eskadra bombowców B-26B, szkoląca się do tej pory w Gwatemali, została przebazowana do Nikaragui, na lotnisko znajdujące się w okolicy portu Puerto Cabesas. Celem pierwszego ataku były kubańskie bazy lotnicze w Santiago de Cuba, Camp Liberdad i San Antonio de los Banos. Pierwotnie w akcji miało wziąć udział 16 bombowców, ale liczba ta wydała się zbyt wysoka dla Kennedyego, który zażądał zminimalizowania skali operacji. Bissell, zadowolony z uzyskanego pozwolenia na rozpoczęcie akcji, zredukował liczbę samolotów do 6 i rankiem 15 kwietnia 1961 r. trzy grupy bombowe zaatakowały wybrane cele. Lotnictwo Castro składało się wówczas z 4 średnich bombowców B-26C Invader, 4 myśliwców Hawker Sea Fury FB.11 oraz 2 samolotów szkolno-bojowych T-33. Jedynymi samolotami odrzutowym w tym zgrupowaniu były T-33, których eksperci wojskowi w Stanach Zjednoczonych nie traktowali jako zagrożenia, ponieważ błędnie zakładali że nie są one uzbrojone. Efekt pierwszego ataku okazała się znikomy. Na lotniskach zniszczono zaledwie jedną maszynę bojową oraz kilka samolotów pasażerskich i transportowych, tracąc jednocześnie jeden własny bombowiec, zestrzelony przez artylerię przeciwlotniczą. Dla stworzenia pozorów, iż bombardowania są efektem buntu w kubańskim lotnictwie, jeden ze stacjonujących w Nikaragui B-26B wylądował na lotnisku międzynarodowym w Miami, gdzie jego pilot udawał uciekiniera z Kuby. Samolot różnił się jednak od Kubańskich B-26C metalowym przodem kadłuba i mistyfikacja szybko została odkryta przez dziennikarzy.
Tego samego dnia Sekretarz Stanu Rusk wyjaśnił prezydentowi, że kolejne naloty, pozbawione odpowiedniego uzasadnienia, powinny być wstrzymane do czasu zdobycia przez Brygadę 2506 lotniska w rejonie Zatoki Świń. Kennedy zaaprobował przedstawiony wniosek i w ten sposób, po raz kolejny ingerując w szczegóły planów wojskowych, wydatnie przyczynił się do powiększenia klęski operacji.
Podczas inwazji sprawdziły się ostrzeżenia zawarte w raportach Połączonego Komitetu Szefów Sztabów. Większość z wymienionych wcześniej samolotów Rewolucyjnych Sił Powietrznych okazała się zdolna do lotów i wyrządziła duże szkody atakującym bombowcom. Drugiego dnia inwazji przeważająca część pilotów kubańskich na lotnisku w Nikaragui była zbyt zmęczona lub zbyt wystraszona by kontynuować naloty. Wówczas CIA zezwoliło, wbrew zakazowi prezydenta, by w misjach bojowych wzięło udział także sześciu instruktorów amerykańskich.
Podczas walk w dniach 17 - 19 kwietnia CIA straciła 8 samolotów, a wśród zestrzelonych i zabitych pilotów znajdowało się czterech Amerykanów z Powietrznej Gwardii Narodowej Stanów Zjednoczonych. Lotnictwo rządowe Kuby zdobyło względne panowanie w powietrzu tracąc jedynie trzy samoloty, w tym dwa bombowce B-26C. 18 kwietnia myśliwce odrzutowe z lotniskowca Essex, z zamalowanymi oznaczeniami i zakazem otwierania ognia, otrzymały rozkaz ochrony bombowców CIA. Rozkaz przyszedł jednak zbyt późno, a odrzutowce nie mogły skontaktować się z B-26, ponieważ radiostacje w tych dwóch typach samolotów działały na różnych pasmach. Ostatniego dnia inwazji amerykańskie samoloty pokładowe wleciały na obszar walk i starały się zmuszać do ucieczki maszyny kubańskie przez pozorowanie ataków. Było już jednak za późno by naprawić cała serię błędów i niedopatrzeń.
Możliwość ataków z powietrza okazała się szczególnie zgubna w skutkach dla statków floty inwazyjnej, które stały się pierwszym celem Rewolucyjnych Sił Powietrznych. Zgodnie ze szczegółowym planem desant miał odbyć się w nocy, po czym statki wycofałyby się niepostrzeżenie w morze. Plany CIA nie brały jednak pod uwagę kilku poważnych niedogodności. Zdjęcia Zatoki Świń wykonane przez samolot zwiadowczy U-2 ukazywały cienie na wodach otaczających brzeg. Jeden z pracowników CIA, odpowiedzialny za pierwszy zwiad podczas inwazji, oraz lekarz Brygady 2506, posiadający pewne doświadczenie w tym zakresie, uznali je za rafy koralowe i natychmiast zaalarmowali zwierzchników. Przeważyła jednak opinia innych ekspertów, którzy orzekli że na zdjęciu widać wodorosty.
17 kwietnia ok. godziny 2.00 w nocy flota inwazyjna osiągnęła rejon Zatoki Świń. Pierwszą osobą która zeszła na ląd był pracownik CIA, którego nie powiadomiono że prezydent Kennedy zabronił personelowi amerykańskiemu brania udziału w desancie. Zwiadowcy zostali zauważeni przez posterunek obserwacyjny i nawiązali krótką walkę z lokalnym oddziałem milicji. Odkryli oni ponadto rafy koralowe, znajdujące się tuż pod powierzchnia wody. W powstałym zamieszaniu lądujące oddziały nie zostały o tym poinformowane, przez co kilka okrętów desantowych zostało poważnie uszkodzonych i utknęło na podwodnych przeszkodach. Rafy koralowe, potyczki z milicją i nie dające się uruchomić silniki mniejszych łodzi spowodowały opóźnienie, przez które flota inwazyjna pozostała w okolicach zatoki do świtu.
Castro świadomy znaczenia jakie miał atak na rozładowywane statki osobiście zatelefonował na lotnisko San Antonio de los Banos i zwrócił się do jednego z pilotów: "Musisz mi przyrzec, że zatopisz te okręty". Ok. godziny 5.30 dwa Sea-Fury ostrzelały rakietami kal. 127 mm transportowce manewrujące na wodach zatoki. Frachtowiec Huston trafiony celną salwą osiadł na mieliźnie. Na pokładzie jednostki znajdował się batalion piechoty, którego żołnierze w większości zdołali dotrzeć do brzegu wpław, ale oddział straciła zdolność bojową. Godzinę później pojedynczy Sea-Fury uszkodził transportowiec Rio Escondido. Statek ratując się przed utonięciem również osiadł na mieliźnie. W jego ładowniach znajdowały się m. in. środki łączności i zapas amunicji na dziesięć dni walki. Pozostałe dwa frachtowce z zaopatrzeniem i amunicją widząc spustoszenie jakie czyniły wrogie samoloty szybko zaczęły się oddalać od miejsca desantu. Jeden z nich - Caribe odpłynął zbyt daleko by wrócić na czas w rejon desantu, a wyładunek drugiego - Atlantico został odwołany z obawy przed zatopieniem. W ten sposób fakt kontrolowania przestrzeni powietrznej przez lotnictwo Fidela Castro pozbawił Brygadę 2506 zapasów amunicji i doprowadził do wyeliminowania z walk 1/10 jej składu.
Desant pierwszych oddziałów inwazyjnych rozpoczął się rankiem o godzinie 3.00. Brygada były wyładowywana w rejonie Playa Larga, położonej w głębi Zatoki Świń oraz w okolicy Playa Giron, zlokalizowanej na południowy wschód od pierwszego miejsca. Znajdowały się tam niewielkie oddziały lokalnej milicji, które dzięki posiadanym radiostacjom przekazały wiadomość o inwazji dowództwu kubańskiemu. Natychmiast w zagrożony rejon skierowano batalion piechoty rządowej stacjonujący w cukrowni Australia, po zewnętrznej stronie bagien otaczających Zatokę Świń. Oddział ten ruszył jedną z dwóch dróg pozwalających przedostać się przez bagna na wybrzeże. Półtorej godziny po rozpoczęciu desantu morskiego samoloty transportowe CIA dokonały zrzutu spadochroniarzy, którzy obsadzili zewnętrzne wyloty obydwu dróg. Batalion podążający z cukrowni Australia został wówczas zablokowany z dwóch stron przez wrogie oddziały i po dłuższej walce rozbity oraz zepchnięty w głąb bagien. Pierwszego dnia w rejon inwazji dotarło pięć batalionów piechoty rządowej wspieranej przez baterie moździerzy, a po zapadnięciu zmroku także przez czołgi, baterie 122 mm haubic i artylerię przeciwlotniczą. Lotnictwo wpierające Brygadę 2506 zadawało początkowo duże straty stłoczonym na drogach oddziałom i skutecznie pomagało powstrzymywać pierwsze natarcia. Skutkiem trwających w nocy walk było wycofanie się rebeliantów w rejonie pierwszej drogi do Playa Larga, a w przypadku drugiej do miejscowości San Blas.
Następnego dnia na obrzeżach Playa Larga rozegrało się największe starcie inwazji, znane pod nazwą "bitwy o rotundę". Na dogodnych pozycjach okopało się tam 370 żołnierzy brygady, wyposażonych w moździerze i dwa czołgi. Rano po silnym ostrzale z haubic do szturmu na ich pozycje przystąpiło zgrupowanie liczące 2 tys. ludzi osłanianych przez czołgi. Niezwykle zaciekłe i dramatyczne walki trwały przez większość dnia, po czym atakujący wycofali się. Według późniejszego uciekiniera z Kuby, w starciu zginęło ok. 500 żołnierzy Castro, a blisko 1000 zostało rannych. Obrońcy tymczasem zużyli cały zapas amunicji, co zmusiło ich do odwrotu w kierunku Playa Giron. Pod koniec dnia stało się jasne, że położenie Brygady 2506, pozbawionej już wtedy wsparcia lotniczego i większych zapasów amunicji, jest beznadziejne. Do Zatoki Świń podążały oddziały rządowe liczące 20 tys. żołnierzy wspieranych przez artylerię czołgi i lotnictwo. Nadzieje na wybuch powstania okazały się nierealne. Zbrojne podziemie na Kubie nie zostało poinformowane o terminie inwazji, a Fidel Castro zabezpieczył się przed ewentualnymi rozruchami, aresztując w dniu emigranckiego desantu 200 tys. osób podejrzanych o kontakty z opozycją.
19 kwietnia o godzinie 6.00, po przygotowaniu artyleryjskim, siły rządowe ruszyły do ostatecznego natarcia. Uporczywa obrona Playa Giron załamała się o godzinie 17.00, kiedy to poddały się pierwsze grupy emigrantów. Pół godziny później zorganizowany opór ustał. Do niewoli dostało się 1189 członków Brygady 2506. Z pozostałych: 114 zginęło, a ok. 150 nie zdołało wylądować lub wycofało się. Straty Sił Rewolucyjnych według Castro osiągnęły 87 zabitych i 250 rannych. Trudno określić jakie były prawdziwe straty strony rządowej, wydaje się jednak że sprzyjający obronie teren oraz duży pośpiech atakujących doprowadziły do ofiar większych od liczb przytoczonych przez Castro.
Rząd Castro wiedząc o szkoleniu przez CIA emigrantów kubańskich i przygotowaniach do inwazji skierował do ONZ wniosek oskarżający Stany Zjednoczone o agresywne zamiary w stosunku do Kuby. Długo odkładana debata w tej sprawie na forum Zgromadzenia Ogólnego ONZ miała się ostatecznie odbyć 17 kwietnia 1961 r. Zanim jednak do niej doszło, 15 kwietnia bombowce CIA, w ramach wstępu do operacji "Pluto", zaatakowały kubańskie bazy lotnicze. Następnego dnia minister spraw zagranicznych Kuby Raúl Roa zażądał w ONZ zwołania nadzwyczajnej sesji Zgromadzenia Ogólnego dla rozpatrzenia tej sprawy. W odpowiedzi na jego postulat zaplanowano na wieczór tego samego dnia nadzwyczajne zebranie Komitetu Politycznego ONZ. Podczas zebrania Adali Stevenson - ambasador USA w ONZ - bronił stanowiska swojego kraju, pokazując zdjęcia rzekomo porwanego samolotu i stwierdzając: "Te dwa samoloty, zgodnie z naszą wiedzą, są samolotami sił powietrznych należących do Castro i według pilotów, wystartowały one z należących do Castro baz lotniczych". Nikt nie poinformował Stevensona o prawdziwym przebiegu incydentu i szeroko znany ambasador nieświadomie skompromitował się. Wszystko wskazuje że nawet Sekretarz Stanu Rusk nie został dostatecznie poinformowany przez CIA o całej sprawie.
18 kwietnia, już po rozpoczęciu inwazji, delegacja Związku Radzieckiego przedstawiła Komisji Politycznej ONZ projekt rezolucji zawierającej m.in. potępienie USA i innych krajów "na których terytoriach formują się, szkolą i uzbrajają bandy kontrrewolucyjne", żądanie powstrzymania się od wspierania owych formacji i apel o udzielenie Kubie niezbędnej pomocy. Efektem dyskusji nad zaistniałym problemem była rezolucja w sprawie Kuby uchwalona 21 kwietnia 1961 r. na XV sesji Zgromadzenia Ogólnego ONZ. Zgromadzenie wyrażało w niej zaniepokojenie sytuacją, "która może, jeśliby się utrzymywała, stanowić groźbę dla powszechnego pokoju" i apelowało do członków ONZ "by poczyniłi takie pokojowe posunięcia, jakie leżą w ich mocy, by usunąć napięcie".
Na fakt rozpoczęcia inwazji na Kubie ostro zareagował premier Związku Radzieckiego Nikita Chruszczow. 18 kwietnia skierował on w tej sprawie list do prezydenta Kennedyego. List, obok oskarżeń pod adresem USA, zawierał oświadczenie: "narodowi kubańskiemu i jego rządowi udzielimy wszelkiej pomocy, niezbędnej dla odparcia wszelkiej napaści na Kubę". Tego samego dnia Kenedy, w odpowiedzi na list Chruszczowa, podkreślał iż omawiane wydarzenia "to oznaki niewątpliwie świadczące o tym, że Kubańczycy nie mogą dłużej znosić pozbawiania ich wolności demokratycznych" i przypominał "że Stany Zjednoczone nie zamierzają dokonywać wojskowej interwencji na Kubie". Odpowiedź Chruszczowa z 22 kwietnia nie wnosiła nic nowego do sporu. List radzieckiego przywódcy zawierał ponowne oskarżenie USA o agresję i hipokryzję oraz podtrzymywał zajęte wcześniej stanowisko. Spór dyplomatyczny nie zdążył rozwinąć się na większa skalę, ponieważ inwazja na Kubie zakończyła się w ciągu trzech dni całkowitą kompromitacją Stanów Zjednoczonych. W trakcie wymiany listów między przywódcami supermocarstw, Kennedy i Chruszczow jednoznacznie określili swoje stanowiska wobec Kuby. Zgodnie z ich treścią Castro nie musiał obawiać się bezpośredniej interwencji ze strony USA, a Związek Radziecki zobowiązał się pomóc Kubie w razie napaści.
Wydarzenia znane pod nazwą inwazji w Zatoce Świń stanowiły jedynie część większego programu, za pomocą którego CIA planowała doprowadzić do upadku rządu Fidela Castro na Kubie. Plany te obejmujące działania propagandowe, stworzenie kubańskiego rządu na emigracji, rozwój podziemia zbrojnego na wyspie oraz wyszkolenie i użycie oddziałów zbrojnych miały w efekcie doprowadzić do wybuch powstania przeciwko Castro i przejęcia władzy przez sprzyjającą USA, demokratyczną opozycje. Początkowa wersja programu nie przewidywała desantu morskiego, ale zrzuty spadochroniarzy przeznaczonych do podjęcia działań partyzanckich. Dopiero trudności, jakie napotkali planiści CIA, skłoniły ich do zwiększania liczebności szkolonych oddziałów i opracowania koncepcji inwazji. Przez cały czas jednak głównym warunkiem sukcesu operacji pozostawał wybuch ogólnonarodowego powstania połączonego z buntem części wojsk Castro, a prezydent Eisenhower i jego następca Kennedy wykluczali możliwość wsparcia operacji zbrojną interwencją Stanów Zjednoczonych.
Lyman B. Kirkpatrik Jr. generalny inspektor badający wiosną i latem 1961 r. działania CIA napisał, że opozycja wobec Castro istniała "głównie w Miami", a "Wszystkie raporty wywiadowcze pochodzące od sprzymierzeńców sygnalizowały dość jasno że zdobył on całkowite panowanie nad Kubą i był popierany przez większość ludzi jacy pozostali na wyspie". Podstawowe założenie na którym opierał się sukces operacji było od początku nierealne. Bissell i jego podwładni popełnili ponadto cały szereg błędów, które dotyczyły zarówno niezręcznego konsolidowania kubańskiej opozycji, nieudolnych dążeń do utrzymania przygotowań w tajemnicy oraz zaniedbań podczas planowania działań wojskowych. Kirkpatrick podkreślał, że Brygada 2506 byłaby lepiej odizolowana w bazie wojskowej Sanów Zjednoczonych, niż w Gwatemali i Nikaragui, gdzie w małych społecznościach tych państw "prawie wszyscy wiedzą co się wokół nich dzieje". Eksperci CIA zlekceważyli siłę i mobilność armii kubańskiej, zagrożenie ze strony rządowego lotnictwa, możliwość występowania raf w rejonie lądowania oraz wiele innych szczegółów takich jak np. niewłaściwe rozlokowanie zapasów amunicji na statkach floty inwazyjnej.
Organizatorzy operacji "Pluto" - Dulles i Bissell silnie zaangażowali się w doprowadzenie do końca zleconego im zadania i nie dopuszczali myśli o rezygnacji. Postawa taka była typowa dla Bissella, który lubił ryzyko związane z podejmowaniem najtrudniejszych wyzwań i niejednokrotnie pokazał, że jest w stanie im sprostać. Był on ponadto głównym kandydatem Kennedyego na stanowisko dyrektora CIA, które miał przejąć po odchodzącym wkrótce na emeryturę Dullesie. W obliczu bliskiego awansu nie mógł przyznać się do bezsilności i wraz z upływam czasu coraz bardziej koncentrował się na przekonywaniu prezydenta do swojego planu.
Eisenhower, będąc doświadczonym żołnierzem oraz politykiem, bardzo sceptycznie odnosił się do programu CIA i prawdopodobnie, po dokonaniu rzeczowej oceny sytuacji, nie zaakceptowałby inwazji. Jego następca John Kennedy nie posiadał jednak doświadczenia swojego poprzednika gdy został nakłoniony do podjęcia decyzji. Irving L. Janis w swojej książce pt. Victims of Groupthinking uważa, że Kennedy padł ofiarą "myślenia grupowego". Zgodnie z tą teorią nowy prezydent porzucił intuicyjny sceptycyzm wobec operacji i uległ presji lub zachęcie doświadczonych oraz posiadających duży prestiż osobistości, takich jak Allen Dulles i były prezydent Eisenhower. Kennedy nie zdążył poznać wszystkich swoich współpracowników i wypracować własnych metod podejmowania kluczowych decyzji. Doradcy, urzędnicy i wojskowi którzy mieli dostęp do Kennedyego w ogromnej większości popierali koncepcje CIA lub zachowywali milczenie. W takiej sytuacji prezydent poddawany silnej presji i wprowadzony w błąd przez Bissella i Dullesa sam stał się częścią pozornego konsensusu. Kennedy, starając się jednak pomniejszyć negatywne skutki polityczne inwazji, osobiście ingerował w aspekty wojskowe operacji jeszcze bardziej pogarszając w ten sposób warunki w jakich miała przebiegać.
Operacja "Pluto" okazała się przedsięwzięciem zbyt dużym by utrzymać je w tajemnicy i zbyt małym by osiągnąć swój cel. Cały szereg okoliczności doprowadził do sytuacji, w której tajna operacja obalenia rządów Fidela Castro wymknęła się organizatorom oraz politykom spod kontroli, doprowadzając do kompromitacji i spadku prestiżu Stanów Zjednoczonych na arenie międzynarodowej. Po klęsce inwazji Kennedy zapytał sam siebie "Jak mogłem być tak głupi, by pozwolić im posuwać się naprzód?".