Muammar Gaddafi
juga mencoba mengembangkan senjata nuklir, tetapi mereka tidak berhasil. Pada masa ini, perlawanan dari kelompok Islam di dalam negeri juga semakin menguat, khususnya dari Ikhwanul Muslimin dan Kelompok Tempur Islam Libya. Sejumlah upaya untuk membunuh Gaddafi berhasil digagalkan, dan kemudian pada tahun 1989, petugas keamanan menyerbu masjid-masjid yang dianggap
sebagai pusat dakwah anti-revolusi. Pada Oktober 1993, beberapa anggota angkatan darat melancarkan kudeta yang gagal di Misratah, sementara pada September 1995, kelompok Islamis mengobarkan pemberontakan di Benghazi, dan pada Juli 1996, kerusuhan sepak bola anti-Gaddafi meletus di Tripoli. Komite-Komite Revolusioner pun bangkit lagi untuk menghadapi kaum Islamis.
Pada tahun 1989, Gaddafi bersorak kegirangan setelah didirikannya Persatuan Maghrib Arab yang merupakan sebuah pakta ekonomi antara Libya dengan Mauritania, Maroko, Tunisia, dan Aljazair, dan Gaddafi sendiri menganggapnya sebagai langkah awal menuju pendirian Persatuan Pan-Arab yang baru. Sementara itu, Libya terus menambah dukungannya kepada militan-militan anti Barat seperti Tentara Republik
Irlandia Sementara, dan pada tahun 1988, Pan Am Penerbangan 103 meledak di atas Lockerbie di Skotlandia, sehingga menewaskan 243 penumpang dan 16 kru, ditambah dengan 11 orang di darat. Berdasarkan hasil penyelidikan kepolisian Britania Raya, dua orang Libya yang bernama Abdelbaset al-Megrahi dan Lamin Khalifah Fhimah ditetapkan sebagai tersangka utama, dan pada November 1991, mereka meminta agar Libya menyerahkan
kedua orang tersebut. Setelah Gaddafi menolak dengan menggunakan Konvensi Montreal sebagai dalih, Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB) mengeluarkan Resolusi 748 pada Maret 1992 yang memulai sanksi ekonomi terhadap Libya. Akibatnya, Libya diperkirakan mengalami kerugian sebesar $900 juta. Libya kembali berseteru dengan Barat pada Januari 1989, setelah dua pesawat perang Libya ditembak jatuh oleh
Amerika Serikat di lepas pantai Libya. Banyak negara Afrika yang mengkritik sanksi yang ditetapkan oleh PBB, termasuk Mandela saat ia sedang mengunjungi Gaddafi pada Oktober 1997; selama kunjungan tersebut, ia juga memuji Libya karena telah turut berjuang melawan apartheid, dan ia menganugerahkan kepada Gaddafi Ordo Harapan. Sanksi dari PBB sendiri baru ditangguhkan pada tahun 1998
setelah Libya menyatakan kesediannya untuk menyerahkan kedua tersangka kepada Pengadilan Skotlandia di Belanda, dan proses ini diawasi oleh Mandela.
Pada akhir abad ke-20, Gaddafi merasa putus asa dengan kegagalan gagasan Pan-Arabisme, dan ia pun mulai berbalik menjadi pendukung Pan-Afrikanisme. Dari tahun 1997 hingga 2000, Libya memprakarsai perjanjian-perjanjian kerja sama atau pemberian bantuan bilateral kepada 10 negara Afrika, dan pada tahun 1999, Libya bergabung dengan Komunitas Negara-Negara Sahel-Sahara. Pada Juni 1999, Gaddafi
mengunjungi Mandela di Afrika Selatan. Satu bulan sesudahnya, ia menghadiri pertemuan puncak Organisasi Kesatuan Afrika di Aljir, dan di situ ia menyerukan peningkatan integrasi ekonomi dan politik di Afrika dan menganjurkan pendirian Perserikatan Negara-Negara Afrika. Ia menjadi salah satu pendiri Uni Afrika yang diprakarsai pada Juli 2002 untuk menggantikan Organisasi Kesatuan Afrika; pada upacara pembukaannya, ia
mengajak negara-negara Afrika untuk menolak bantuan bersyarat yang diberikan oleh negara-negara maju, walaupun pesan ini bertolak belakang dengan apa yang disampaikan oleh Presiden Afrika Selatan Thabo Mbeki.
Pada pertemuan puncak ketiga Uni Afrika yang diadakan di Libya pada Juli 2005, Gaddafi tidak hanya menyerukan peningkatan integrasi, tetapi juga menganjurkan pembuatan paspor Uni Afrika, pembentukan sistem pertahanan bersama, serta pengeluaran mata uang tunggal, dan ia menggunakan slogan "Perserikatan Negara-Negara Afrika adalah harapan." Namun, usulannya untuk membentuk Perserikatan Negara-Negara Afrika
(proyek yang awalnya dicetuskan oleh Kwame Nkrumah dari Ghana pada dasawarsa 1960-an) ditolak di pertemuan puncak Majelis Kepala Negara dan Pemerintahan di Lusaka (2001) oleh pemimpin-pemimpin Afrika yang merasa bahwa hal tersebut "tidak realistis" dan "utopis". Pada Juni 2005, Libya bergabung dengan kawasan perdagangan bebas COMESA, dan pada Agustus 2008, Gaddafi dinyatakan sebagai "Raja
Diraja" oleh sebuah komite yang terdiri dari pemimpin-pemimpin tradisional Afrika. Mereka memahkotainya dalam sebuah upacara di Addis Ababa, Etiopia, pada Februari 2009; pada tahun yang sama, Gaddafi juga terpilih sebagai ketua Uni Afrika untuk masa jabatan selama setahun.
Pada masa ini pula Libya kembali ke kancah internasional. Pada tahun 1999, Libya mulai melakukan perundingan rahasia dengan pemerintahan Britania Raya untuk menormalisasi hubungan. Pada tahun 2001, Gaddafi mengutuk serangan 11 September yang dilancarkan oleh al-Qaeda terhadap Amerika Serikat, dan ia mengungkapkan rasa simpatinya kepada para korban dan menyerukan agar Libya turut terlibat dalam Perang melawan Teror untuk
memberantas Islamisme militan. Pemerintahannya juga terus berupaya meredam Islamisme di dalam negeri, dan pada saat yang sama Gaddafi menyerukan agar hukum syariah semakin ditegakkan di negaranya. Libya juga memperkuat hubungan dengan Tiongkok dan Korea Utara, dan Presiden Tiongkok Jiang Zemin mengunjungi Gaddafi pada April 2002. Kemudian, akibat meletusnya Perang Irak, pada Desember 2003, Libya melucuti
senjata pemusnah massalnya dan menghentikan program senjata nuklir dan kimianya. Berkat tindakan ini, hubungan Libya dengan Amerika Serikat membaik, sementara Perdana Menteri Britania Raya Tony Blair mengunjungi Gaddafi pada Maret 2004; mereka berdua membina hubungan yang erat. Satu bulan sesudahnya, Gaddafi mendatangi markas besar Uni Eropa di Brussel, dan Uni Eropa mengakhiri sanksinya terhadap Libya pada bulan Oktober.
Libya memiliki peranan strategis dalam upaya Eropa untuk membendung imigrasi ilegal dari Afrika. Pada Oktober 2010, Uni Eropa memberikan €50 juta kepada Libya untuk menghentikan upaya para pendatang dari Afrika untuk melakukan perjalanan ke Eropa; Gaddafi mendukung tindakan ini, karena ia merasa hal tersebut diperlukan agar Eropa tidak kehilangan jati dirinya menjadi "Eropa Hitam". Gaddafi
juga membuat perjanjian dengan pemerintah Italia yang menyatakan bahwa Italia akan menanamkan modal dalam berbagai proyek infrastruktur di Libya sebagai ganti rugi atas penjajahan yang pernah dilakukan Italia di Libya. Perdana Menteri Italia Silvio Berlusconi menyampaikan permintaan maaf secara resmi kepada Libya pada tahun 2006. Selain itu, pada tanggal 30 Agustus 2008, Gaddafi dan Berlusconi menandatangani perjanjian
kerja sama di Benghazi; berdasarkan isi perjanjian tersebut, Italia akan membayar $5 miliar kepada Libya sebagai ganti rugi atas pendudukan militer yang pernah dilakukan Italia. Sebagai gantinya, Libya akan mengambil tindakan untuk menghentikan imigrasi ilegal dari pesisir Libya dan juga mereka akan menambah investasi di perusahaan-perusahaan Italia. Pada masa jabatan mereka, Berlusconi dan Gaddafi membina hubungan yang erat.
Setelah Libya dikeluarkan dari daftar negara pendukung terorisme oleh Amerika Serikat pada tahun 2006, Gaddafi masih meneruskan retorika anti-Baratnya, dan pada Pertemuan Puncak Afrika-Amerika Selatan Kedua yang digelar di Venezuela pada September 2009, ia menyerukan pembentukan persekutuan militer di Afrika dan Amerika Latin untuk menyaingi NATO. Pada bulan yang sama, ia menyampaikan pidato di Majelis Umum
Perserikatan Bangsa-Bangsa di New York untuk pertama kalinya, dan ia menggunakan kesempatan tersebut untuk mengutuk "agresi Barat". Pada musim semi tahun 2010, Gaddafi mengumandangkan jihad melawan Swiss setelah polisi Swiss menuduh dua anggota keluarganya terlibat dalam kegiatan kriminal, sehingga hubungan di antara kedua negara tersebut pun rusak.