Muammar Gaddafi tornou-se o líder de facto da Líbia em 1 de Setembro de 1969, depois de liderar um grupo de jovens oficiais do Exército Líbio contra Rei Idris I num golpe de Estado sem derramamento de sangue. Depois que o rei fugiu do país, o Conselho do Comando Revolucionário (CCR), liderado por Gaddafi, aboliu a monarquia e a antiga constituição e estabeleceu a República Árabe da Líbia, com o lema "liberdade, socialismo e unidade". O nome da Líbia foi mudado várias vezes durante o mandato de Gaddafi como líder. De 1969 a 1977, o nome foi República Árabe da Líbia; em 1977, foi mudado para Jamahiriya Árabe Popular Socialista da Líbia. Jamahiriya foi um termo cunhado por Gaddafi, geralmente traduzido como “Estado das massas”. O país foi renomeado novamente em 1986 como Grande Jamahiriya Árabe Popular Socialista da Líbia, após o bombardeio dos Estados Unidos naquele ano.
Depois de chegar ao poder, o governo da CCR iniciou um processo de direcionamento de fundos para o fornecimento de educação, cuidados de saúde e habitação para todos. A educação pública no país tornou-se gratuita e o ensino primário obrigatório para ambos os sexos. Os cuidados médicos tornaram-se disponíveis ao público gratuitamente, mas fornecer alojamento para todos foi uma tarefa que o governo da CCR não conseguiu concluir. Sob Gaddafi, o rendimento per capita no país aumentou para mais de 11.000 dólares, o quinto mais elevado de África. O aumento da prosperidade foi acompanhado por uma política externa controversa e pelo aumento da repressão política interna.
Durante as décadas de 1980 e 1990, Gaddafi, em aliança com o Bloco Oriental e a Cuba de Fidel Castro, apoiou abertamente movimentos rebeldes como o Congresso Nacional Africano de Nelson Mandela, a Organização para a Libertação da Palestina de Yasser Arafat, o Exército Republicano Irlandês Provisório e a Frente Polisário. O governo de Gaddafi era conhecido ou suspeito de participar ou ajudar em ataques dessas e de outras forças por procuração. Além disso, Gaddafi empreendeu várias invasões de estados vizinhos em África, nomeadamente o Chade nas décadas de 1970 e 1980. Suas ações levaram a uma deterioração das relações externas da Líbia com vários países, principalmente os Estados ocidentais, e culminaram no bombardeio da Líbia pelos Estados Unidos em 1986. Gaddafi defendeu as ações do seu governo citando a necessidade de apoiar movimentos anti-imperialistas e anticoloniais em todo o mundo. Notavelmente, Gaddafi apoiou movimentos antissionistas, pan-árabes, pan-africanistas, árabes e negros pelos direitos civis. O comportamento de Gaddafi, muitas vezes errático, levou alguns estrangeiros a concluir que ele não era mentalmente são, uma afirmação contestada pelas autoridades líbias e outros observadores próximos de Gaddafi. Apesar de receber extensa ajuda e assistência técnica da União Soviética e dos seus aliados, Gaddafi manteve laços estreitos com governos pró-americanos na Europa Ocidental, em grande parte cortejando empresas petrolíferas ocidentais com promessas de acesso ao lucrativo sector energético líbio. Após os ataques de 11 de setembro, as relações tensas entre a Líbia e os países da OTAN foram em grande parte normalizadas e as sanções contra o país foram relaxadas, em troca do desarmamento nuclear.
No início de 2011, eclodiu uma guerra civil no contexto da Primavera Árabe mais ampla. As forças rebeldes anti-Gaddafi formaram um comitê denominado Conselho Nacional de Transição em Fevereiro de 2011, para atuar como autoridade interina nas áreas controladas pelos rebeldes. Após assassinatos perpetrados pelas forças governamentais, além dos perpetrados pelas forças rebeldes, uma coligação multinacional liderada pelas forças da OTAN interveio em Março em apoio aos rebeldes. O Tribunal Penal Internacional emitiu um mandado de prisão contra Gaddafi e sua comitiva em junho de 2011. O governo de Gaddafi foi derrubado após a queda de Trípoli nas mãos das forças rebeldes em agosto, embora bolsões de resistência mantidos por forças de apoio ao governo de Gaddafi tenham resistido por mais dois meses, especialmente na cidade natal de Gaddafi, Sirte, que ele declarou a nova capital da Líbia em Setembro. A queda dos últimos locais restantes em Sirte sob controlo pró-Gaddafi em 20 de outubro de 2011, seguida pelo subsequente assassinato de Gaddafi, marcou o fim da Jamahiriya Árabe da Líbia.
A descoberta de reservas petrolíferas significativas em 1959 e o subsequente rendimento das vendas de petróleo permitiram ao Reino da Líbia passar de uma das nações mais pobres do mundo para um estado rico. Embora o petróleo tenha melhorado drasticamente as finanças do governo líbio, começou a aumentar o ressentimento devido à crescente concentração da riqueza da nação nas mãos do rei Idris. Este descontentamento aumentou com a ascensão do nasserismo e do nacionalismo/socialismo árabe em todo o Norte de África e no Médio Oriente.
Em 1 de setembro de 1969, um grupo de cerca de 70 jovens oficiais do exército conhecido como Movimento dos Oficiais Livres e homens alistados, em sua maioria designados para o Corpo de Sinalização, assumiu o controle do governo e, de uma só vez, aboliu a monarquia líbia. O golpe foi lançado em Bengasi e em duas horas a tomada do poder foi concluída. As unidades do exército rapidamente se reuniram em apoio ao golpe e, em poucos dias, estabeleceram firmemente o controle militar em Trípoli e em todo o país. A recepção popular do golpe, especialmente por parte dos jovens nas áreas urbanas, foi entusiástica. Os receios de resistência na Cirenaica e em Fezã revelaram-se infundados. Nenhuma morte ou incidente violento relacionado ao golpe foi relatado.
O Movimento dos Oficiais Livres, que reivindicou o crédito pela execução do golpe, foi liderado por uma direção de doze membros que se autodenominava Conselho do Comando Revolucionário (CCR). Este órgão constituiu o governo líbio após o golpe. Na sua proclamação inicial de 1 de Setembro, a CCR declarou o país como um Estado livre e soberano denominado República Árabe da Líbia, que prosseguiria "no caminho da liberdade, unidade e justiça social, garantindo o direito à igualdade aos seus cidadãos, e abrindo diante deles as portas do trabalho honroso." O domínio dos turcos e italianos e o governo "reacionário" recém derrubado foram caracterizados como pertencentes à "era das trevas", a partir da qual o povo líbio foi chamado a avançar como "irmãos livres" para uma nova era de prosperidade, igualdade e honra.
O CCR informou aos representantes diplomáticos na Líbia que as mudanças revolucionárias não tinham sido dirigidas de fora do país, que os tratados e acordos existentes permaneceriam em vigor e que as vidas e propriedades estrangeiras seriam protegidas. O reconhecimento diplomático do novo governo veio rapidamente de países de todo o mundo. O reconhecimento dos Estados Unidos foi oficialmente prorrogado em 6 de setembro.
Tendo em conta a falta de resistência interna, parecia que o principal perigo para o novo governo residia na possibilidade de uma reação inspirada pelo ausente rei Idris ou pelo seu herdeiro designado, o príncipe herdeiro Haçane, que tinha sido levado sob custódia na altura do golpe, juntamente com outros altos funcionários civis e militares do governo real. No entanto, poucos dias após o golpe, Hasan renunciou publicamente a todos os direitos ao trono, declarou o seu apoio ao novo governo e apelou ao povo para o aceitar sem violência.
Idris, numa troca de mensagens com o CCR através do presidente do Egito, Nasser, dissociou-se das supostas tentativas de garantir a intervenção britânica e negou qualquer intenção de regressar à Líbia. Em troca, o CCR lhe garantiu a segurança de sua família ainda no país. A seu pedido e com a aprovação de Nasser, Idris fixou residência mais uma vez no Egito, onde passou o seu primeiro exílio e onde permaneceu até à sua morte em 1983.
Em 7 de setembro de 1969, a CCR anunciou que havia nomeado um gabinete para conduzir o governo da nova república. Um técnico educado nos Estados Unidos, Mahmud Suleiman Maghribi, que estava preso desde 1967 por suas atividades políticas, foi designado primeiro-ministro. Ele presidiu o Conselho de Ministros de oito membros, dos quais seis, como Maghribi, eram civis e dois – Adam Said Hawwaz e Musa Ahmad – eram oficiais militares. Nenhum dos oficiais era membro do CCR.