Bereits in ägyptischen Hieroglyphentexten taucht der Name des westlich benachbarten Stammes der Libyer auf. Die Griechen benannten nach ihnen das Land beiderseits der Großen Syrte. Vom 7. Jahrhundert v. Chr. an gründeten sie an der Küste Kolonien, darunter die Stadt Kyrene. Dieser Teil des Landes, die Kyrenaika, stand in den folgenden Jahrhunderten unter der Herrschaft Ägyptens. In dem sich westlich daran anschließenden Gebiet hatten die Phönizier etwa um 700 v. Chr. die drei Städte Sabratha, Oea und Leptis Magna gegründet - der Name Tripolitanien (Drei-Städte-Land) hat hier seinen Ursprung. Nach der Zerstörung Karthagos 146 v. Chr., das das Gebiet in Besitz gehabt hatte, geriet Tripolitanien unter römische Herrschaft, 96 v. Chr. wurde auch die Kyrenaika Teil des Römischen Reiches. Bei der römischen Reichsteilung 395 n. Chr. verblieb Tripolitanien bei Westrom, während die Kyrenaika Ostrom zugeschlagen wurde. Mitte des 5. Jahrhundert fielen die Vandalen in Libyen ein; die Rückeroberung gelang Byzanz ab 533 unter Führung des Generals Belisar. Während des Krieges zwischen Persien und Byzanz eroberten die Perser kurzfristig Karthago und die dazugehörigen Provinzen.
Zwischen 641 und 644 besetzten die Araber das Gebiet; die dort ansässigen Berber nahmen daraufhin den Islam an. Im 16. Jahrhundert wurde Libyen von den Osmanen erobert. Im 19. Jahrhundert suchte die Senussi-Bruderschaft, ein in der Kyrenaika ansässiger islamischer Orden, die Macht zu erlangen. Er bildete auch den Kern des Widerstandes, als die Italiener nach dem italienisch-türkischen Krieg 1911/12 Libyen annektierten
1934 erklärte Italien seine libyschen Besitzungen zu einer Kolonie. Von 1940 bis 1943 kämpften italienische Truppen im Verbund mit dem nach Libyen entsandten deutschen "Afrikakorps" unter Generalfeldmarschall Erwin Rommel gegen alliierte Verbände, die von Ägypten aus vormarschierten. Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde das Land von den Vereinten Nationen (VN) verwaltet.
1951 wurde Libyen in die Unabhängigkeit entlassen mit dem Oberhaupt der Senussi, Idris I. als König der konstitutionellen Monarchie. Die Entdeckung reicher Erdölvorkommen 1959 machte Libyen in der Folgezeit zu einem der bedeutendsten erdölexportierenden Länder der Welt. Auf der anderen Seite verstärkten sich jedoch die sozialen Spannungen im Innern, was neben anwachsenden nationalistischen Stimmungen schließlich am 1. September 1969 (Nationalfeiertag) zum Sturz der Monarchie durch das Militär und zur Ausrufung der Arabischen Republik Libyen führte.
Der Vorsitzende des Revolutionären Kommandorates, Oberst Muammar al-Gaddafi, versuchte die radikale Arabisierung des Landes. Seine Pläne zur Schaffung einer panarabischen Union mit einigen Nachbarländern zwischen 1969 und 1974 scheiterten aber unter anderem an seinem Führungsanspruch.
In den folgenden Jahren wurden alle Erdölgesellschaften verstaatlicht. 1975 schloss Libyen ein Abkommen über wirtschaftlich-technische und militärische Zusammenarbeit mit der UdSSR. Das militärische Engagement des Landes zugunsten der Regierungsgegner im benachbarten Tschad 1983 blieb erfolglos: Französische Legionäre vertrieben die libyschen Truppen aus fast allen besetzten Gebieten. Wegen Gaddafis Unterstützung antiisraelischer und antiamerikanischer Terrorgruppen verschlechterte sich in der Folgezeit das Verhältnis zu den USA: Im April 1986 bombardierte die US-amerikanische Luftwaffe Tripolis und Bengasi. Im Zweiten Golfkrieg 1990 stellte sich Libyen auf die Seite des Irak. 1993 verhängte der VN-Sicherheitsrat Sanktionen gegen Libyen wegen der verweigerten Auslieferung zweier libyscher Agenten, denen ein Flugzeugattentat zur Last gelegt wird.
Die VN-Sanktionen wurden 1999 nach einem Einlenken Gaddafis in der Terrorismusfrage und Überstellung der beiden Tatverdächtigen an ein internationales Gericht in den Niederlanden wieder ausgesetzt. Nachdem Libyen das Lockerbie-Attentat 1988 eingestanden hatte und Entschädigungen für die Angehörigen dieser Opfer sowie eines Bombenanschlags auf ein französisches Verkehrsflugzeug 1989 (170 Tote) geleistet hatte, wurden die Embargomaßnahmen im September 2003 vollständig aufgehoben. Im September 2000 gab es Pogrome libyscher Arbeitsloser gegen afrikanische Gastarbeiter; 331 mutmaßliche Täter wurden im Januar 2001 angeklagt. Punkte bei westlichen Staaten machte Libyen ferner dadurch gut, dass es erfolgreiche Vermittlungsbemühungen im August 2000 bei islamischen Terroristen auf den Philippinen ableistete, welche zur Freilassung gefangener westlicher Geiseln führten. Außerdem erklärte sich die libysche Regierung zu Entschädigungszahlungen für die Opfer des Bombenanschlags auf die Berliner Diskothek La Belle 1986 bereit.
Nach den Terroranschlägen auf das World Trade Center am 11. September 2001 verurteilte Gaddafi die Gewaltakte und akzeptierte ausdrücklich ein US-amerikanisches Recht auf Selbstverteidigung. Im Dezember 2003 erklärte er den Verzicht Libyens auf Massenvernichtungswaffen und ließ Anfang 2004 zahlreiche Komponenten für chemische Waffen vernichten. Am 10. März 2004 hat Libyen in Wien das so genannte Zusatzprotokoll zum Atomwaffensperrvertrag unterzeichnet. Damit gestattet die Regierung in Tripolis der Internationalen Atomenergie-Organisation umfassende Kontrollmöglichkeiten der nuklearen Anlagen des Landes. Frankreich, Großbritannien sowie im Mai 2006 folgend die USA haben wieder diplomatische Beziehungen zu Libyen aufgenommen und ordnen Libyen nicht mehr in die Gruppe der Staaten ein, die den internationalen Terrorismus unterstützen. Vielmehr ist Libyen aktuell ein begehrter Partner für die Eindämmung illegaler Einwanderung vor allem nach Italien, was auch ein Drängen der europäischen Staaten auf eine Aufhebung des Waffenembargos gegen Libyen nach sich zog.