miniatura|Libis antics representats pels egipcis Líbia és el nom que van donar els africans a la fins llavors coneguda i, de manera molt particular, a la costa africana del Mediterrani. Les primeres mencions que apareixen de Líbia en la història es refereixen als guerrers libis contractats com a mercenaris per l'antic Egipte, al primer mil·lenni abans de l'era comuna. Els fenicis van establir ciutats a la part occidental de la franja costanera del que avui és Líbia, mentre que els grecs feien el mateix a la part oriental. Més tard, la franja costanera formà part de l'Imperi Romà, del Regne Vàndal de Genseric i de l'Imperi Romà d'Orient. L'any 643 la zona va caure sota domini dels àrabs. Posteriorment el territori passà a formar part, amb una relació més o menys estreta, de l'Imperi Otomà (segle XVI). El 1912 es va convertir en una colònia italiana.
Líbia abans de la conquesta àrab miniatura|Teatre romà de Leptis Magna miniatura|Arc de Septimi Sever a Leptis Magna El territori de la moderna Líbia té històries separades fins a l'època romana, com la Tripolitània i la Cirenaica, ambdues a la costa. L'interior de l'actual Líbia estava en mans de tribus amazigues assentades als oasis.
La Tripolitània era originàriament un grup de colònies fenícies establertes durant el , que després passaren a dependre de Cartago. Els fenicis van fundar a la zona tres grans colònies: Oea (actualment Trípoli), Labda (més coneguda pel nom que posteriorment li donaren els romans: Leptis Magna) i Sabrata, en una àrea que es va conèixer col·lectivament com a Trípolis (tri + polis, «tres ciutats»). Cartago i els seus territoris africans (entre els quals hi havia Trípoli o la Tripolitània, com l'anomenaven els romans) van caure sota domini de Roma als anys 140 aC durant la Tercera Guerra púnica. No obstant això, la Tripolitània no s'integrà a l'imperi, sinó que s'assignà a un aliat de Roma, el rei de Numídia. Un segle més tard, Juli Cèsar va deposar el rei de Numídia, atès que havia donat suport al seu rival Gneu Pompeu Magne en les guerres civils de Roma, i annexionà el seu territori a l'Imperi Romà, i organitzà Tripolitània com una província romana.
La importància econòmica de Trípoli venia del seu caràcter de port terminal de les rutes de caravanes que travessaven el Sàhara i unien la costa mediterrània amb el llac Txad i Tombuctú.
A l'altre costat del golf de Sirte, la Cirenaica va ser colonitzada pels grecs, abans territori de cultura egípcia, imperi del qual havia format part durant milers d'anys en diferents intervals. Alguns colons doris fundaren Cirene al en un fèrtil altiplà, a uns 20 quilòmetres terra endins, amb pluges regulars. Durant els següents dos-cents anys, quatre importants colònies gregues s'establiren a l'àrea: Barca (Merj), Euespèrides (més tard Berenice, actualment Bengasi), Taquira (més tard Arsínoe, actualment Tocra) i Apol·lònia de Cirenaica, el port de Cirene. Juntament amb Cirene, se'n coneixia el conjunt com Pentàpolis cirenaica. La fèrtil plana costanera on es troben pren el nom de la més pròspera de les ciutats, Cirene.
Les ciutats gregues de Pentàpolis van resistir els intents d'annexió egipcis i cartaginesos, però l'any 525 aC, l'exèrcit de Cambises II (fill de Cir el Gran, rei de Pèrsia), després de conquerir Egipte, arriba també fins a la Cirenaica, la qual va romandre sota domini egipci (governat o no aquest pels perses) durant els dos segles següents. Més tard, al 331 aC, Cirene fou conquerida per Alexandre el Gran, i s'incorpora posteriorment a l'Egipte ptolemaic. Ptolemeu VIII va llegar la Cirenaica al seu fill natural Ptolemeu Apió, el qual, a la seva mort, el 96 aC, va deixar el seu regne en herència a Roma. Cirenaica esdevé una província romana que també incloïa Creta en el 74 aC.
Independentment dels avatars polítics, l'economia i la cultura van florir a la Pentàpolis. Cirene va esdevenir un dels centres artístics i intel·lectuals del món grec. Per exemple, durant el hi florí l'escola cirenaica, una escola filosòfica que ensenyava una doctrina hedonista que definia la felicitat com la suma dels plaers humans, probablement prenent inspiració del suau clima de la zona.
Durant més de quatre segles, Tripolitània i Cirenaica foren pròsperes províncies romanes. Prova d'això són les imponents ruïnes de Leptis Magna (on va néixer l'emperador romà Septimi Sever), prop de l'actual Trípoli, testimonis de la vitalitat de la regió, on populoses ciutats i fins i tot ciutats més petites gaudien dels avantatges de la vida urbana, de la mateixa manera que en qualsevol altre racó de l'imperi. No obstant això, el domini romà es va circumscriure a la costa, deixant l'interior a les tribus amazigues (per exemple, fins a finals del , no va ser ocupada l'àrida costa del golf de Sirte, i es permetia la comunicació per terra entre ambdues províncies). Tanmateix, ambdues zones van conservar característiques diferents: púnica la primera, grega la segona.
Sota el domini ptolemaic, s'havia creat a la Cirenaica una gran comunitat jueva, la grandària s'havia vist incrementada amb l'arribada de milers de deportats després de la fallida rebel·lió jueva contra els romans i la destrucció de Jerusalem (any 70). Al 115 els jueus de la Cirenaica es van alçar en una revolta que aviat s'estengué a Egipte i Palestina. La rebel·lió no va ser sufocada fins al 118, no sense que abans Cirene fos assaltada, saquejada i patís matances pels rebels jueus. Es va requerir un segle perquè Cirene recuperés la seva prosperitat.
Amb la partició de l'imperi el 395, la Cirenaica fou assignada a l'imperi oriental, mentre que Tripolitània en quedà dins de l'occidental. Aquesta divisió es va veure reflectida també en el terreny religiós. El cristianisme, que s'havia difós per tots dos territoris des del començament del , va tenir dos focus d'atracció. La Tripolitània quedà sota la jurisdicció del papa de Roma, i la Cirenaica sota el patriarca d'Alexandria.
Al la Tripolitània fou conquerida pels vàndals, els quals, al comandament de Genseric, havien creat un potent regne amb capital a Cartago. No obstant això, els vàndals van perdre ràpidament el seu esperit guerrer i el seu regne fou destruït i conquerit pel general romà d'Orient Belisari en el següent segle (533), després d'una cara campanya militar que va llastrar els recursos de l'Imperi Romà d'Orient, que encara aspirava a aconseguir la reunificació de l'Imperi Romà. De nou, la Cirenaica i la Tripolitània estaven sota la mateixa sobirania. No obstant això, la irrupció dels vàndals havia destruït l'ordre social romà i la conquesta romana d'Orient no va poder recuperar-lo. Els romans d'Orient nomenaren governadors que van imposar asfixiants impostos per sufragar les despeses militars, mentre que les ciutats i els serveis públics van seguir la seva decadència.
Conquesta àrab: islamització i arabització
miniatura|upright|La mesquita d'Atiq, a Awjila, és la mesquita més antiga del Sàhara Els àrabs van entrar a Líbia l'any 642 en el seu camí cap a l'oest. Aquest any, Amr ibn al-As, un general àrab del califa Úmar, conquerí la Cirenaica i hi establí les seves casernes; per als àrabs la Cirenaica va passar a anomenar-se Barqa. Dos anys després van avançar cap a la Tripolitània, on, a finals de la dècada, les aïllades guarnicions romanes d'Orient de la costa foren conquerides, i completaren el domini de la regió. Els regnes amazics de l'interior van ser conquerits el 662, no sense gran resistència. Cartago va caure l'any 693. En els segles següents, la pràctica totalitat dels habitants de la zona es convertiren a l'islam. L'idioma i la cultura àrabs van esborrar la cultura romana cristiana i gairebé la llengua amaziga (reduïda a unes poques zones). Mentre que els habitants de la Tripolitània percebien les afinitats semítiques entre àrabs i púnics, els monofisites de la Cirenaica van rebre amb els braços oberts els àrabs com alliberadors de l'opressió ortodoxa dels romans d'Orient, i dels alts imposts imperials (els regnes àrabs estenien una política de baixos imposts, compensada per elevats imposts per als no musulmans).
Després de la conquesta, el nord d'Àfrica va ser governat per una successió d'emirs, subordinats al poder del califa (primer els omeies de Damasc i després del 750, els abbàssides de Bagdad). L'any 800, el califa Harun ar-Raixid va nomenar emir Ibrahim ibn al-Àghlab, el qual va crear un emirat hereditari i formalment dependent del califa a Kairuan, que incloïa la Tripolitània (la Cirenaica va romandre en l'òrbita d'Egipte). Els aglàbides van reparar el sistema d'irrigació romà, destruït després de les conquestes àrabs per la manca de les habilitats agrícoles i organitzatives que no tenien inicialment els nous conqueridors, i van aconseguir restaurar la vitalitat de la zona.
Al final del , la tribu amaziga dels kutames es va convertir al xiïsme i va eliminar el Regne aglàbida (sunnita) l'any 909. El xiisme havia aconseguit una gran acceptació entre els musulmans no àrabs, que eren menyspreats pels àrabs que regien el califat. Els kutama adoptaren un dirigent xiïta de Síria, i el van proclamar imam del territori que havien conquerit, que incloïa la Tripolitània. Aquest és l'origen de la dinastia fatimita. Els fatimites van conquerir Egipte l'any 969 i hi traslladaren la seva capital, establiren un califat xiïta rival del sunnita de Bagdad.
Els fatimites van deixar el govern d'Ifríqiya (la part oriental del Magrib que comprèn la Tripolitània i l'actual Tunísia i Líbia) a vassalls amazics, els zírides (972). Fou una època de decadència. L'any 1049 l'emir zírida va abandonar el xiisme i va trencar amb els fatimites.
Líbia otomana
L'any 1510 Ferran el Catòlic va conquerir Trípoli, Carles V del Sacre Imperi romanogermànic va cedir la ciutat l'any 1528 als Cavallers de Sant Joan que havien estat expulsats de Rodes pels turcs. Els cristians foren expulsats l'any 1553 per corsaris turcs d'Algèria, que actuaven en nom de l'Imperi Otomà. Istanbul mantindria una sobirania sobre la zona que es feu gairebé nominal quan l'any 1711 Àhmad Karamanli va prendre el poder i fundà la dinastia Karamanli, que es va mantenir fins als anys 1830, en què l'Imperi Otomà prengué directament el control sobre el que es va denominar el baixalat de Trípoli. L'any 1912, quan Egipte, Tunísia i Algèria estaven ja sota control del Regne Unit o de França, i l'Imperi Otomà estava ocupat amb les guerres dels Balcans, el Regne d'Itàlia conquerí el territori libi després de la Guerra italoturca.
Colònia italiana miniatura|Omar Al-Mukhtar va ser el líder de la resistència líbia a la Cirenaica contra la colonització italiana En les últimes dècades del les principals potències europees havien colonitzat la quasi totalitat del continent africà. La conferència de Berlín del 1884 havia organitzat el repartiment colonial d'Àfrica, deixant el que es consideraven les millors zones sota control de les potències de primer ordre. Itàlia, que no gaudia d'aquest estatus, havia quedat al marge del repartiment colonial.
Itàlia es va procurar a si mateixa un imperi colonial al territori libi i l'envaí l'any 1912, aprofitant d'aquesta manera la proximitat amb la península italiana i la debilitat de l'Imperi Otomà. Líbia havia estat, fins aquest moment, i a causa del desconeixement dels seus potencials recursos per part de les nacions colonials europees, sota control més o menys directe de l'Imperi Otomà, sense tenir més rellevància des del punt de vista geoestratègic.
La presència italiana es va afermar amb l'arribada al poder de Benito Mussolini a Itàlia (1922). Tanmateix, això va portar aparellat l'increment dels problemes derivats del règim colonial. Malgrat l'extremada pobresa de la major part del territori, el govern italià intentà l'assentament de colons italians, especialment de Sicília i del sud d'Itàlia.