V březnu 2011 mezinárodní reakce na Kaddáfího vojenský zásah vyvrcholila rezolucí OSN, která zavedla bezletovou zónu v Libyi. Obama povolil americkým silám účast na mezinárodních leteckých útocích
na libyjské protiletadlové obrany pomocí křižujících střel Tomahawk k vytvoření ochranné zóny. Dne 18. března 2011 Obama promluvil k národu z Bílého domu a oznámil americké vojenské údery s NATO proti Kaddáfího režimu. S podporou koalice povstalci vzali Tripolis následující srpen. Libyjská kampaň vyvrcholila svržením Kaddáfího režimu, ale Libye zažila nepokoje v důsledku občanské války. Obamova intervence v Libyi vyvolala kritiku členů Kongresu a zapálila debatu o použitelnosti rezoluce o válečných silách. Intervenci vedlo NATO, ale Švédsko a tři arabské národy se také účastnily mise. Obama povolil odpálení 110 křižujících střel Tomahawk proti cílům v Libyi, v reakci na akce režimu proti povstaleckým silám, aby vynucil bezletovou zónu OSN. Polemika vznikla nad tím, zda je Obamovo použití vojenské síly bez předchozího schválení kongresu ústavní, s komentáři profesora práva z Yale Jacka M. Balkina a sloupkaře "Salon.com" Glenna Greenwalda.