V roce 2011 Flournoy, tehdejší náměstek ministra obrany, pomohl přesvědčit prezidenta Obamu, aby vojensky zasáhl v Libyi.
, navzdory odporu členů Kongresu a klíčových poradců Bílého domu, jako je Joe Biden, viceprezident; Tom Donilon, poradce pro národní bezpečnost; a Robert Gates, ministr obrany. Flournoy podpořil zavedení bezletové zóny nad Libyí pod vedením NATO, aby byl svržen vůdce odboje Muammar Kaddáfí, obviněný z toho, že nařídil zabíjení demonstrantů a slíbil, že "poběží rebelům a neprojeví slitování". Flournoy uvedl, že zavedení bezletové zóny vyžaduje nejprve zničení libyjské protivzdušné obrany americkými a britskými křižovacími střelami zaměřenými na libyjský systém protiraketové obrany a americkými bombardéry B-2 útočícími na libyjská letiště.