Pada bulan Maret 2011, setelah dikritik karena tidak mau mendukung revolusi Mesir dan Tunisia, dan dibujuk oleh filsuf Bernard-Henri Levy agar Prancis secara aktif terlibat melawan pasukan pemimpin Libya, Muammar Gaddafi, Nicolas Sarkozy adalah salah satu Kepala Negara pertama yang menuntut pengunduran diri Gaddafi dan pemerintahannya, yang saat itu sedang berperang dalam perang saudara di Libya. Pada tanggal 10 Maret 2011, Nicolas Sarkozy menyambut ke Istana Elysee, tiga utusan dari Dewan Transisi Nasional Libya (NTC), yang dibawa kepadanya oleh Bernard-Henri Levy yang menengahi pertemuan tersebut. Nicolas Sarkozy berjanji kepada mereka bahwa zona larangan terbang akan dikenakan pada pesawat Gaddafi. Dia juga menjanjikan bantuan militer Prancis. Pada 17 Maret 2011, atas permintaan Prancis, Resolusi 1973 diadopsi oleh Dewan Keamanan PBB, yang mengizinkan penciptaan zona "no fly" di atas Libya, dan untuk melakukan "langkah-langkah yang diperlukan" untuk perlindungan penduduk sipil negara itu. Pada 19 Maret 2011, Nicolas Sarkozy secara resmi mengumumkan awal intervensi militer di Libya
, dengan partisipasi Perancis. Tindakan Nicolas Sarkozy ini diterima dengan baik oleh mayoritas kelas politik dan opini publik Prancis.