En marzo de 2011, la reacción internacional a la represión militar de Gadafi culminó en una resolución de las Naciones Unidas para hacer cumplir una zona de exclusión aérea en Libia. Obama autorizó a las fuerzas estadounidenses a participar en ataques aéreos internacionales
en las defensas aéreas libias usando misiles de crucero Tomahawk para establecer la zona de protección. El 18 de marzo de 2011, Obama se dirigió a la nación desde la Casa Blanca anunciando ataques militares estadounidenses con las fuerzas de la OTAN contra el régimen de Gadafi. Con el apoyo de la coalición, los rebeldes tomaron Trípoli el siguiente agosto. La campaña libia culminó con el derrocamiento del régimen de Gadafi, pero Libia experimentó la agitación en las secuelas de la guerra civil. La intervención de Obama en Libia provocó críticas de los miembros del Congreso y encendió un debate sobre la aplicabilidad de la Resolución de Poderes de Guerra. La intervención fue dirigida por la OTAN, pero Suecia y tres naciones árabes también participaron en la misión. Obama autorizó el disparo de 110 misiles de crucero Tomahawk contra objetivos en Libia, en respuesta a las acciones del régimen contra las fuerzas rebeldes, para hacer cumplir la zona de exclusión aérea de la ONU. Surgió controversia sobre si el uso de la fuerza militar por parte de Obama sin la aprobación previa del Congreso era constitucional, con comentarios del profesor de derecho de Yale Jack M. Balkin y el columnista de "Salon.com" Glenn Greenwald.