Den Nordwesten Libyens, das sogenannte Tripolitanien, nehmen die Küstenebene Al-Jifarah, das gebirgige Schichtstufenland Jabal Nafusah (bis 968m) und die anschließende Steinwüste Al-Hamadah al-hamrah ein. Eine Steilstufe nach Süden leitet zu den Sand-, Kies- und Geröllwüsten des Fessan über. Der mittlere Abschnitt umfasst das küstennahe, an Erdöl- und Erdgasvorkommen reiche Syrtebecken.
In seinem Hinterland erhebt sich das vulkanische Gebirgsmassiv Al- Haruj al-aswad (1.200m). Im Nordosten liegt die Cyrenaika mit dem steil zum Meer abfallenden Karstgebirge des Al-Jabal al-akhdar (878m). Über des Mittelmeer im Norden ist Libyen Nachbar von Italien (Sizilien und Pantelleria), Malta und Griechenland (Kreta). Die Bucht der Großen Syrte wird von Libyen als Hoheitsgewässer beansprucht. Das Karstgebirge geht nach Osten in die Steppe der Marmarika über, nach Süden in das Sanddünenmeer der Libyschen Wüste. Im Grenzgebiet zum Tschad greifen die nördlichen Ausläufer des Tibesti mit dem höchsten Berg des Landes (Bette 2.286m) auf Libyen über.
Insgesamt werden gut 85 % der Landesfläche von der Sahara eingenommen. Nur rund 2 Prozent der Fläche sind landwirtschaftlich nutzbar. Libyen ist eines der wenigen Länder der Welt, in denen es keinen einzigen ständigen Fluss gibt. Es verfügt lediglich über so genannte Wadis, die aber nur nach starken Regenfällen vorübergehend Wasser führen.