A fine settembre 1911 venne dato il via agli sbarchi sul territorio libico. L'Amm. Aubry ordina a l'Amm. Faravelli di salpare da Augusta con la 2^ Squadra e con la Divisione Navi Scuola alla volta della Tripoliotania. La 1^ Squadra fa rotta verso Tobruk per gli sbarchi su quella città e su Bengasi.

Le navi destinate a Tripoli vi giunsero il 1° ottobre , il 2 ottobre l'Amm. Faravelli da l'ultimatum di resa al presidio turco di Tripoli. Il 3 ottobre alle 15.30 la flotta italiana apre il fuoco da 7000 metri con i grossi calibri sulla piazzaforte. La risposta turca è debole e con tiro corto; le unità navali italiane serrano le distanze e aprono il tiro con i calibri medi sino al tramonto. Il giorno dopo, constatato lo smantellamento delle fortificazioni l'Amm. Faravelli ordina lo sbarco  di due reggimenti da sbarco della Marina costituiti da 6 battaglioni per un totale di 1732 uomini e 6 cannoni da sbarco da 57 mm; Comandava la forza da sbarco il Capitano di Vascello Umberto Cagni. Alle 17.00 Tripoli era conquistata; i turchi vi abbandonarono 21 pezzi Krupp da 85 mm, 700 fucili Mauser e il relativo munizionamento. La sovranità italiana è proclamata il 6 ottobre dall'Amm. Faravelli.

 Il contrattacco turco avvenne alle 01.00 del 9 ottobre che fu respinto dai marinai a terra con il concorso delle artiglierie navali. Le prime truppe dell'esercito sbarcarono solamente la mattina del 10 ottobre e andarono a sostituire progressivamente i capisaldi tenuti dalle compagnie da sbarco della Marina.

Contemporaneamente iniziarono le operazioni in Cirenaica; il 4 ottobre la 1^ Squadra aveva occupato Tobruk, incontrando debole reazione turca. Derna fu cannoneggiata il 17 ottobre ma lo sbarco avvenne il giorno successivo a causa delle cattive condizioni del mare. Anche Bengasi fu bombardata brevemente e lo sbarco venne completato in poche ore.

Il 5 novembre 1911 l'Italia dichiara la sua sovranità sulla Libia.

Successivamente, in Tripolitania, la Marina appoggia le operazioni terrestri dell'esercito sulla linea Hanni-Sidi-Messri per impedire il contrabbando di guerra attraverso il confine tunisino. In Cirenaica fu impiegata per bombardamenti delle linee turche, per appoggio alle truppe di terra e repressione del contrabbando di guerra attraverso il confine egiziano.


Nella primavera del 1912, in considerazione dell'intensificarsi del contrabbando di guerra attraverso il confine tunisino, fu ripreso il progetto di sbarco in zona idonea per il controllare delle carovaniere attraverso la frontiera libico-tunisina. La località scelta fu Macabez con un finto attacco su Zuara. Il 5 aprile parte da Augusta la corazzata Sardegna e una squadriglia di siluranti; il giorno seguente il convoglio truppe scortato dal Re Umberto e dal Sicilia. Il convoglio si riunisce in mare il 9 aprile insieme alle torpediniere Iride,e Agordat.

Il 7 aprile partono da Tripoli le torpediniere Calliope, Cigno e Canopo con i rimorchiatori Ercole e Ciclope che portano a rimorchio dei pontoni. La notte successiva lasciarono Tripoli gli incrociatori Carlo Alberto e Marco Polo, gli incrociatori ausiliari Città di Catania e Città di Siracusa, il cacciatorpediniere Fulmine e 5 piroscafi con truppe a bordo.

La mattina dell'8 aprile il gruppo Carlo Alberto apre il fuoco su Zuara mentre gli altri reparti navali giungono davanti a Macabez. Lo sbarco è effettuato da un battaglione da sbarco formato da tre compagnie di marinai della Divisione Navi Scuola i quali si attestano a caposaldo sino all'arrivo di alcuni reparti di bersaglieri e di ascari eritrei.

Durante l'operazione di Macabez furono impiegati anche i dirigibili P.1 e P.3 della regia Marina: si può affermare, quindi, che questo fu il primo esempio di appoggio aereo ad un'operazione anfibia.

Le ultime operazioni navali in Libia furono gli sbarchi a Misurata e a Zuara. All'operazione su Misurata, per la scorta al convoglio trasporto truppe, furono destinate le unità della Divisione Navi scuola, la corazzata Sardegna, che effettuò il tiro contro costa, il cacciatorpediniere Espero,e le torpediniere Clio e Airone.

Anche lo sbarco su Zaura fu appoggiato dalle unità della Divisione Navi Scuola rinforzata delle unità Etna, Amerigo Vespucci e Flavio Gioia con a bordo gli allievi dell'Accademia Navale e i mozzi del Corpo dei Reali Equipaggi (gli attuali Nocchieri).