En marzo de 2011, a reacción internacional á represión militar de Gaddafi culminou nunha resolución das Nacións Unidas para facer cumprir unha zona de exclusión aérea en Libia. Obama autorizou ás forzas estadounidenses a participar en ataques aéreos internacionais
sobre as defensas aéreas libias usando mísseis de cruceiro Tomahawk para establecer a zona de protección. O 18 de marzo de 2011, Obama dirixiuse á nación desde a Casa Branca anunciando ataques militares estadounidenses coas forzas da OTAN contra o réxime de Gaddafi. Co apoio da coalición, os rebeldes tomaron Trípoli o seguinte agosto. A campaña de Libia culminou co derrocamento do réxime de Gaddafi, pero Libia experimentou turbulencias nas secuelas da guerra civil. A intervención de Obama en Libia provocou críticas por parte dos membros do Congreso e provocou un debate sobre a aplicabilidade da Resolución de Poderes de Guerra. A intervención foi liderada pola OTAN, pero Suecia e tres nacións árabes tamén participaron na misión. Obama autorizou o disparo de 110 mísseis de cruceiro Tomahawk contra obxectivos en Libia, en resposta ás accións do réxime contra as forzas rebeldes, para facer cumprir a zona de exclusión aérea da ONU. A controversia xurdiu sobre se o uso da forza militar por parte de Obama sen a aprobación previa do Congreso era constitucional, con comentarios do profesor de Dereito de Yale Jack M. Balkin e o columnista de "Salon.com" Glenn Greenwald.