في مارس 2011، رد الفعل الدولي على القمع العسكري لالقذافي وصل إلى ذروته في قرار الأمم المتحدة لفرض منطقة حظر جوي في ليبيا. أوباما سمح للقوات الأمريكية بالمشاركة في الهجمات الجوية الدولية
على الدفاعات الجوية الليبية باستخدام صواريخ توماهوك لإنشاء المنطقة الحماية. في 18 مارس 2011، خطاب أوباما إلى الأمة من البيت الأبيض معلنًا عن الضربات العسكرية الأمريكية مع قوات الناتو ضد نظام القذافي. بدعم التحالف، سيطر المتمردون على طرابلس في أغسطس التالي. انتهت الحملة الليبية بإسقاط نظام القذافي، لكن ليبيا شهدت اضطراب في أعقاب الحرب الأهلية. تدخل أوباما في ليبيا أثار انتقادات من أعضاء الكونغرس وأشعل نقاشًا حول قابلية تطبيق قرار قوى الحرب. التدخل كان بقيادة حلف شمال الأطلسي، لكن السويد وثلاث دول عربية شاركت بردو في المهمة. وافق أوباما على إطلاق 110 صواريخ توماهوك كروز ضد أهداف في ليبيا، رداً على إجراءات النظام ضد قوات المتمردين، لتطبيق منطقة حظر جوي للأمم المتحدة. نشأ جدل حول ما إذا كان استخدام أوباما للقوة العسكرية دون موافقة الكونغرس مسبقاً دستورياً ، مع تعليقات من أستاذ القانون في جامعة ييل جاك إم بالكين وكاتب عمود "Salon.com" غلين غرينوالد.