Skriv en fortsættelse til dette afsnit - I marts 2011 kulminerede den internationale reaktion på Gaddafis militære undertrykkelse i en FN-resolution om at håndhæve en flyveforbudszone i Libyen. Obama bemyndigede amerikanske styrker til at deltage i internationale luftangreb
På libyske luftforsvar ved hjælp af Tomahawk krydsermissiler at etablere den beskyttende zone. Den 18. marts 2011 talte Obama til nationen fra Det Hvide Hus og annoncerede amerikanske militærangreb med NATO-styrker mod Gaddafi-regimet. Med koalitionsstøtte indtog oprørerne Tripoli den følgende august. Kampagnen i Libyen kulminerede i omstyrtelsen af Gaddafi-regimet, men Libyen oplevede uroligheder i kølvandet på borgerkrigen. Obamas indgriben i Libyen udløste kritik fra medlemmer af Kongressen og antændte en debat om anvendeligheden af krigsbeføjelsens resolution. Interventionen blev ledet af NATO, men Sverige og tre arabiske nationer deltog også i missionen. Obama godkendte affyringen af 110 Tomahawk krydsermissiler mod mål i Libyen, som svar på regimets handlinger mod oprørskræfterne, for at håndhæve FN's flyveforbudszone. Der opstod kontroverser om, hvorvidt Obamas brug af militær magt uden forudgående kongressens godkendelse var forfatningsmæssig, med kommentarer fra Yale-lovprofessor Jack M. Balkin og "Salon.com"-kolumnisten Glenn Greenwald.