V březnu 2011, poté, co byl kritizován za svou neochotu podpořit egyptskou a tuniskou revoluci a byl přesvědčen filozofem Bernardem-Henri Levy, aby Francie aktivně angažovala proti silám libyjského vůdce Muammara Kaddáfího, byl Nicolas Sarkozy jedním z prvních hlav států, kteří požadovali rezignaci Kaddáfího a jeho vlády, která tehdy bojovala v občanské válce v Libyi. Dne 10. března 2011 přivítal Nicolas Sarkozy v Elysejském paláci tři vyslance libyjské Národní přechodné rady (NTC), které mu přinesl Bernard-Henri Levy, který na setkání zprostředkoval. Nicolas Sarkozy jim slíbil, že Kaddáfího letadlům bude uložena bezletová zóna. Také jim slíbil francouzskou vojenskou pomoc. Dne 17. března 2011 přijala Rada bezpečnosti OSN na žádost Francie rezoluci č. 1973, která povolila vytvoření bezletové zóny nad Libyí a přijetí "nezbytných opatření" na ochranu civilního obyvatelstva země. Dne 19. března 2011 oficiálně oznámil Nicolas Sarkozy začátek vojenské intervence v Libyi.
, s účastí Francie. Tyto kroky Nicolase Sarkozyho byly příznivě přijímány většinou francouzské politické třídy a veřejného mínění.