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Nel secondo dopoguerra l'Italia dovette rinunciare alla Libia, che divenne così indipendente e fu regnata da re Idris, anziano capo Senussi della Cirenaica, la regione di Bengasi, al di fuori della quale il re non riscuoteva molti consensi. Aumentarono le tensioni sociali e politiche, alimentate in parte dal pan-arabismo che stava imperversando in molti paesi arabi. Il 1° settembre 1969 il re fu deposto con un colpo di stato, organizzato da un gruppo di ufficiali guidati dal ventisettenne colonnello Muammar Gheddafi. Subito dopo furono estromessi gli eserciti inglese e americano, che avevano occupato la Libia alla fine della guerra, e i 25.000 discendenti dei colonizzatori italiani.

Gheddafi s'impegnò subito a garantire una maggior equità nella distribuzione dell'enorme ricchezza proveniente dall'industria petrolifera e destinò miliardi di dollari allo sviluppo dell'agricoltura e alla costruzione di case, scuole, ospedali e strade. Negli anni Settanta Gheddafi scrisse il Libro Verde, che egli stesso definì l'unica alternativa al capitalismo e al comunismo. La sua rivoluzione ha portato alla nascita della Jamahiriya (che significa 'stato delle masse') e allo smantellamento dell'apparato statale, sostituito dai comitati popolari; ma la Libia è oggi, di fatto, una rigida dittatura militare.
Le risorse petrolifere, che al tempo di re Idris erano nelle mani delle potenze straniere, sono passate sotto il controllo diretto del governo. I miliardi ricavati dall'estrazione del petrolio sono stati in parte usati per la costruzione del Grande Fiume Artificiale, che porta l'acqua dalle riserve sotterranee del deserto alle zone costiere; questo progetto dovrebbe consentire alla Libia di essere autosufficiente nella produzione di cibo.
Negli anni Settanta e Ottanta la Libia ha adottato una politica anti-imperialistica e anti-occidentale, basata sul pan-arabismo e sull'appoggio dei movimenti di liberazione e di gruppi terroristici. A causa di questa politica il mondo occidentale ha progressivamente isolato la Libia dalla comunità internazionale. La reazione più violenta nei confronti dell'anti-imperialismo libico arrivò dagli Stati Uniti: nell'aprile 1986 durante un attacco aereo americano morirono in Libia decine di persone, fra le quali la figlia adottiva di Gheddafi.

In seguito al disastro aereo di Lockerbie del 1988, nel quale persero la vita le 259 persone a bordo dell'aereo Pan-Am, più undici persone a terra, la Libia fu ulteriormente isolata poiché fu accusata di aver messo le bombe a bordo; due libici furono segnalati come sospetti. Quando la Gran Bretagna e gli Stati Uniti chiesero di processare i due, Gheddafi rifiutò di collaborare e le Nazioni Unite attuarono l'embargo. Nel marzo 1988 il Tribunale Internazionale dell'Aia stabilì che il processo ai due sospetti non potesse essere di competenza degli Stati Uniti né della Gran Bretagna. Nel dicembre 1988 il governo libico acconsentì al processo all'Aia, che si celebrò secondo le leggi scozzesi. Rimaneva però aperta la questione del luogo di reclusione se i due sospetti fossero stati giudicati colpevoli; nel febbraio 1999 Gheddafi si dichiarò d'accordo alla reclusione in un carcere scozzese sotto osservazione dell'ONU, che a quel punto decise di sospendere le sanzioni internazionali.

Il potere di Gheddafi è tuttora un potere assoluto, anche se non mancano episodi di proteste o di disobbedienza civile