Cursó la primera enseñanza en el colegio del Convento de Santo Domingo, de Bayamo, en el cual ingresa en 1829. Al egresar de dicho centro viaja a La Habana. En 1835 continúa sus estudios en el Seminario de San Carlos. Se gradúa de Bachiller en Derecho tres años más tarde. Viaja a España en 1840 a completar sus estudios. Obtiene el título de Licenciado en Leyes. De 1842 a 1844 viaja por Francia, Bélgica, Inglaterra, Suiza, Alemania, Italia, Grecia, Turquía, Palestina y Egipto. El dominio que tenía de varios idiomas le permitió estudiar la historia y las instituciones políticas de dichos países. En 1844 regresa a Cuba y se establece en Bayamo como abogado. Fue director de la Sociedad Filarmónica y de su Sección de Declamación. En 1849 fue síndico del Ayuntamiento de Bayamo. De 1852 a 1855 sufrió prisión en tres ocasiones diferentes. Colaboró en La Prensa (La Habana), El Redactor (Santiago de Cuba) y La Antorcha (Manzanillo, Oriente), donde ocupó además el cargo de redactor. En la logia «Buena Fe», constituida en Manzanillo en abril de 1868, desempeñó un papel importante y comenzó sus trabajos conspirativos. El 10 de octubre de 1868 se levanta en armas contra el dominio español, en su ingenio La Demajagua, liberta a sus esclavos y suscribe la Declaración de independencia, con lo que se da inicio a la Guerra de los Diez Años. El 20 de octubre toma militarmente a Bayamo, que es declarada capital provisional y sede del Gobierno de la Revolución. Allí funda el periódico El Cubano Libre. El 27 de diciembre firmó el Decreto sobre la esclavitud. En abril de 1869 la Asamblea de Guáimaro lo designa presidente de la República en Armas. El 29 de mayo de 1870 su hijo Oscar es hecho prisionero por los españoles y fusilado al negarse Céspedes a negociar sobre la base de su capitulación. El 31 de diciembre de 1870 cae prisionera de los españoles su esposa Ana de Quesada. El 27 de octubre de 1873, la Cámara de Representantes depone a Céspedes de su cargo de presidente de la República, acuerdo que acata disciplinadamente. Fija su residencia en San Lorenzo y allí muere combatiendo al enemigo. Es autor del drama El conde de Montgomery. Tradujo del francés El cervecero rey, de D’Arlincour, y Las dos dianas, de Alejandro Dumas; del latín, fragmentos de la Eneida.