España envió enviados extraordinarios y plenipotenciarios entre 1954 y 1961, cuando elevó la representación a embajada residente. España siguió manteniendo relaciones con el país norteafricano durante la dictadura personalista de Muamar el Gadafi, quien había derrocado al monarca en 1969. El ejército español, amparado por la Resolución 1973 del Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas participó en la Intervención militar en Libia de 2011 que concluyó con el derrocamiento de Gadafi.