En mars 1965, il démissionne de tous ses mandats gouvernementaux à Cuba et s’engage dans la guérilla bolivienne en lutte contre le pouvoir en place. Après quelques défaites, le gouvernement Bolivien annonce la capture du «Commandante» et son exécution le 9 octobre 1967.

De guerillero engagé, le «Che» devient alors une véritable légende vivante, symbole de tous les mouvements révolutionnaires qui caractérisent les années 60. L’image du jeune militaire barbu et romantique, béret à l’étoile solitaire vissé sur la tête est aujourd’hui encore une véritable icône que de nombreuses générations se sont appropriées.
Son corps n’a été retrouvé qu’en 1997 et a été transporté à Cuba où il reçut un ultime hommage de la nation tout entière. Sa dépouille repose désormais à Santa-Clara dans un mausolée dédié à sa mémoire.