En 1911, la Libye passa sous l'autorité directe de l'Italie. Les conditions d'existence des Juifs, dans tous les domaines de la vie, en furent nettement améliorées. D'un point de vue démographique, la population juive augmenta de façon significative ; en parallèle, son statut juridique s'améliora. Les Juifs locaux apprirent l'Italien et s'intégrèrent dans la société coloniale.
Dès lors que se forma l'Axe Rome-Berlin, traité d'alliance signé entre Mussolini et Hitler, la situation des Juifs de Libye commença à se détériorer. Bien que l'Italie n'eût pas appliqué les lois de Nuremberg, elle promulgua " en novembre 1938 ses propres décrets antisémites sous le nom de "Manifeste de la race italienne". Ceux-ci touchèrent durement les Juifs et entravèrent la poursuite de leur intégration dans la société italienne.
Les aspirations impérialistes de Mussolini et l'état de guerre amenèrent ce dernier à lancer une campagne militaire contre les troupes alliées stationnées en Egypte. Entre 1940 et 1942, des combats eurent lieu sur le sol libyen. La Libye fut bombardée par les Alliés et fut le théâtre d'une opération militaire terrestre de grande envergure. Cette guerre difficile et sanglante n'aboutît à aucun résultat militaire décisif jusqu'en novembre 1942. La majorité des combats eurent lieu dans la région de la Cyrénaïque, dans laquelle se trouve la grande ville de Benghazi et où vivaient cinq mille Juifs. Au-delà des opérations militaires qui rendirent leur vie très difficile – au même titre que pour le reste de la population locale –, les Juifs furent aussi accusés par les Italiens de collaboration avec les Alliés, et ainsi de contribuer à la défaite de l'Italie.
Les difficultés que traversèrent les Juifs de cette région lors de l'occupation italienne atteignirent leur paroxysme avec la déportation de la majorité d'entre eux vers le camp de concentration de Jadu, situé dans le sud de l'Algérie, au cours d'une opération logistique sans précédent. Les conditions de vie dans le camp de Jadu, administré par les Italiens, étaient très rudes. Des centaines de Juifs y trouvèrent la mort à la suite d'une épidémie de dysenterie qui frappa le camp, ce qui constitua pour eux une véritable tragédie.
Incapable de vaincre les forces britanniques, australiennes, néo zélandaises ou indiennes (pour ne citer que celles-ci), Mussolini, désespéré, se tourna vers Hitler, qui envoya des troupes allemandes dans un dernier effort pour gagner la guerre. L'Afrika Korps, sous le commandement du maréchal Erwin Rommel, affronta les forces du maréchal Bernard Montgomery jusqu'en 1942 et la bataille d'El-Alamein. La défaite italo-allemande poussa les Alliés à lancer une opération de grande envergure dans la région qui entraîna la défaite finale des Italiens en Libye et la prise de contrôle du pays par les forces britanniques le 30 janvier 1943.
Ainsi le début de l'année 1943 marque-t-il la fin de l'occupation italienne de la Libye et les débuts de l'administration militaire britannique dans le pays. Les Royaume-Uni, comprenant que l'ère du colonialisme était terminée, fit par la suite en sorte d'amener les Nations Unies à adopter une résolution sur le statut de la Libye, marquant de fait la fin de sa domination sur le pays.
La présence de soldats juifs dans l'armée britannique contribua de manière significative à la renaissance de la vie juive en Libye : ils aidèrent à la reconstruction du système éducatif, relevèrent le moral de la communauté, firent passer clandestinement des Juifs de Libye en Israël et encouragèrent les efforts sionistes. Les années qui suivirent la libération du pays et précédèrent son indépendance furent, néanmoins, des années difficiles pour les Juifs. En novembre 1945, la communauté fut victime de pogroms dévastateurs perpétrés par des Musulmans locaux. Ces pogroms, qui firent 135 victimes, conjugués à l'incertitude sur l'avenir des Juifs sur place, entraînèrent une vague d'immigration clandestine au cours de laquelle près de 10% des Juifs de Libye immigrèrent en Israël, marquant ainsi les prémices de la fin de la présence juive en Libye.