בשבוע האחרון של מרץ 1941 שיגר כוח בפיקוד גרמני מתקפה בקירנאיקה, שבעקבותיה נחלו כוחות בעלות הברית תבוסה מהירה באזור והם נאלצו לבצע נסיגה כללית לכוון מצרים. הדיוויזיה התשיעית הייתה חיל המאסף של הכוחות הנסוגים וב-6 באפריל היא קיבלה הוראה להגן על עיירת הנמל החשובה טוברוק לפרק זמן של לפחות חודשיים. במהלך המצור על טוברוק, שהתנהל לאחר מכן, הדיוויזיה התשיעית, מתוגברת בבריגדה ה-18 של הדיוויזיה השביעית וברגימנטים של שריון וארטילריה בריטים, עשתה שימוש בביצורים, בסיורים תוקפניים ובירי תותחים, כדי להביס פעם אחר פעם את תקיפות השריון והרגלים הגרמניות. מגיני טוברוק החזיקו מעמד בזכותו של צי הים התיכון והמשחתות האוסטרליות הישנות ביצעו מספר סבבי אספקה לעיירה. הספינות "ווטרהן" (HMAS Waterhen) ו"פארמאטה" (HMAS Parramatta) טבעו במהלך פעולות אלה. על פי בקשתה של ממשלת אוסטרליה, הוצא רוב הכוח של הדיוויזיה התשיעית מטוברוק בספטמבר ובאוקטובר 1941 והוחלף בדיוויזיה ה-70 הבריטית. הגדוד ה-13 נאלץ להישאר בטוברוק עד להסרת המצור בדצמבר כאשר השיירה שפינתה אותו הותקפה. הגנת טוברוק עלתה לאוסטרלים ב-3,009 אבדות, כולל 832 הרוגים ו-941 שבויים.