ประเทศลิเบียเริ่มมีธงชาติในฐานะรัฐเอกราชครั้งแรกเมื่อลิเบียได้รับเอกราชจากอิตาลีในปี พ.ศ. 2494 ภายใต้ชื่อประเทศสหราชอาณาจักรลิเบีย (อังกฤษ: United Kingdom of Libya, ปกครองด้วยระบอบราชาธิปไตยภายใต้รัฐธรรมนูญ) มีลักษณะเป็นธงสามแถบแนวนอนสีแดง สีดำ และสีเขียว ที่แถบดำซึ่งกว้างเป็นสองเท่าของแถบสีแดงและสีเขียวนั้นมีรูปจันทร์เสี้ยวและดาวห้าแฉกสีขาว

ต่อมาเมื่อพันเอกมูอัมมาร์ กัดดาฟีทำรัฐประหารโค่นล้มรัฐบาลระบอบกษัตริย์ในปี พ.ศ. 2512 และเปลี่ยนชื่อประเทศเป็นสาธารณรัฐอาหรับลิเบีย ธงชาติลิเบียจึงเปลี่ยนไปใช้ธงสามสีสามแถบแนวนอนสีแดง-ขาว-ดำ ตามอย่างธงซึ่งได้รับอิทธิพลจากธงขบวนการปฏิวัติอาหรับ จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2515 ลิเบียได้เข้าร่วมเป็นสมาชิกของประเทศสหพันธ์สาธารณรัฐอาหรับ (มีอียิปต์และซีเรียเป็นสมาชิกร่วมด้วย) ลิเบียจึงรับเอาธงของสหพันธ์ดังกล่าวมาใช้เป็นธงชาติ ซึ่งมีลักษณะคล้ายธงชาติลิเบียในปี พ.ศ. 2512 แต่ได้เพิ่มรูปเหยี่ยวแห่งกูเรช (Hawk of Qureish) สยายปีกสีทองยืนจับม้วนแพรแถบจารึกนามของสหพันธ์ไว้ด้วย[1]

ภายหลังลิเบียได้เปลี่ยนชื่อประเทศเป็นสาธารณรัฐสังคมนิยมประชาชนอาหรับลิเบียเมื่อวันที่ 8 มีนาคม พ.ศ. 2520 และประกาศเปลี่ยนธงชาติใหม่เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน ปีเดียวกัน เพื่อเป็นการตอบโต้การเยือนอิสราเอลของนายอันวาร์ ซาดัต ประธานาธิบดีแห่งอียิปต์ เนื่องจากลิเบียถือว่าอิสราเอลเป็นศัตรูของชนชาติอาหรับทั้งมวล ธงนี้มีลักษณะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า กว้าง 1 ส่วน ยาว 2 ส่วน พื้นสีเขียวเกลี้ยง ในยุคสมัยของกัดดาฟีนั้น กล่าวได้ว่าธงนี้เป็นธงชาติเพียงธงเดียวในโลกที่ใช้สีเพียงสีเดียว และไม่มีสัญลักษณ์หรือตัวอักษรใดๆ ประกอบในธงทั้งสิ้น[2] สีเขียวในธงนี้ หมายถึงศาสนาอิสลาม อันเป็นศาสนาประจำชาติ และเป็นสัญลักษณ์ของ "การปฏิวัติเขียว" (The Green Revolution) โดยมูอัมมาร์ กัดดาฟี[3]

ในเหตุการณ์สงครามกลางเมืองลิเบีย พ.ศ. 2554 ได้ปรากฏว่าฝ่ายค้านและกลุ่มผู้ต่อต้านรัฐบาลเผด็จการของพันเอกกัดดาฟีได้ใช้ธงชาติในยุคราชอาณาจักรเป็นสัญลักษณ์ในการต่อสู้อย่างกว้างขวาง ทั้งในบริเวณเขตยึดครองของฝ่ายต่อต้านและโดยกลุ่มผู้คัดค้านรัฐบาลกัดดาฟีที่ชุมนุมประท้วง ณ สถานทูตลิเบียประจำประเทศต่างๆ อีกหลายแห่ง ธงนี้บางครั้งอาจพบว่าไม่มีรูปจันทร์เสี้ยวและดาวสีขาวเพื่อให้สามารถทำธงสัญลักษณ์ของตนได้ง่ายขึ้น[4][5][6][7][8]