Ливия преимущественно пустынная страна. Свыше 95% ее территории занято песчаными и каменистыми пустынями сахарской тропической пустынной области. Лишь в западной части Средиземноморского побережья (от границы с Тунисом до мыса Эль-Барк) и на востоке побережья пустыни сменяются субтропическими полупустынями и даже типичными ландшафтами сухих субтропиков Средиземноморья с лесной и кустарниковой растительностью. Однако на побережье залива Сидра и на крайнем востоке пустыни вплотную подходят к морю.
Побережье Ливии слабо расчленено. Единственный крупный залив Сидра глубоко вдается в сушу, но у берегов мелководен.
Низменные песчаные берега с небольшими лагунами, местами заболоченные, сменяются небольшими скалистыми участками только там, где морю подходят горы Барка-эль-Байда.
В геологическом отношении территория Ливии представляет собой часть северного склона древней Африканской платформы, сложенной в основании докембрийскими кристаллическими породами. Выступы этого кристаллического фундамента обнажаются на юге, в центре и на юго-востоке Ливии. Крупные впадины древнего фундамента (Эль-Хамра, Мурзук, оазис Куфра, Восточно-Ливийская и др.) заполнены осадочными морскими и континентальными отложениями, а с поверхности чаще всего прикрыты скоплениями песков. Центральная часть Ливии пересечена тектоническими разломами, в области которых вулканические породы выходят на поверхность. Побережье Средиземного моря также окаймлено разломами, а к заливу Сидра с юго-востока примыкает огромный разлом - грабен, заполненный известняками и другими морскими отложениями мезозойско-третичного возраста. К ним приурочены богатейшие месторождения нефти: ее запасы составляют более 3 млрд. т. Помимо нефти, газа, различных минеральных солей, гипса недра Ливии богаты и рудными ископаемыми, но их разведка еще дело будущего.
Большая часть территории страны - плато и равнины с высотами до 200-600 м, разделенные на отдельных участках обширными занижениями. На северо-западе, в Триполитании, выделяется плато Эль-Хамра - сложенная меловыми известняками каменистая пустыня. Северный край плато заканчивается уступом Нефуса (высота до 719 м), круто обрывающимся к прибрежной равнине - продолжению тунисской низменности Джефара. На юге это плато резко возвышается над огромными котловинами Феццана, заполненными гигантскими скоплениями песков (эдейены), - Убари, Мурзук. Песчаные гряды достигают здесь в длину десятков и сотен километров и в высоту 150-200 м. Эти два крупнейших песчаных массива Запацной Ливии разделяет узкий и невысокий горный хребет Амсак-Сеттафед. Западная Ливия отделена от восточной части страны отдельными горными массивами и хребтами: горы Туммо у границы с Нигером (1043 м), плато Бен-Гунейма (740 м) и массив Эль-Харудж-эль-Асвад (1200 м) в центре страны.
На севере Киренаики горы Барка-эль-Байда (средние высоты 500-600 м) окаймлены у побережья плато Эль-Ахдар (цо 878 м).
Название это означает "зеленые горы" и возникло потому, что здесь наиболее пышная в стране субтропическая растительность .
Природа гор сильно контрастирует с окружающей горы Барка-эль-Байда безводной пустыней.
Вся восточная часть страны, кроме гор Барка-эль-Байда, занята суровыми пустынями Сахары, обычно объединяемыми под названием Ливийская пустыня. На севере ее простираются низменные галечниково-щебенистые, почти безжизненные пространства сериров. На востоке, у границ с Египтом, и на юге это почти сплошь песчаные пустыни. На крайнем юге, у границ с Чадом, вновь появляются каменистые оголенные пространства сериров, а в отрогах вулканического нагорья Тибести, заходящего в Ливию из Чада, находится высшая точка страны - древний вулкан Бетте (2286 м).
К югу от гор Барка-эль-Байда простирается тектоническая впадина, уровень которой местами понижается до уровня моря, а вблизи границы с Египтом, в оазисе Джагбуб, высотные отметки даже на несколько метров ниже уровня моря.
В пониженных местах Ливийской пустыни, где можно добывать подземные воды даже самыми примитивными средствами, издавна возникли крупнейшие - оазисы Джагбуб, Тазербо, Куфра и др.
Субтропический климат средиземноморского типа с жарким продолжительным сухим периодом и теплой, относительно влажной зимой характерен только для прибрежной части Триполитании и северной части Киренаики. Средние температуры января здесь 11-12', июля - 26-29'. В осенне-зимние месяцы на побережье в районе Триполи выпадает в среднем до 250 350 мм осадков, а на плато Эль-Айдаре - даже до 600 мм. На всей остальной территории страны климат тропический, пустынный, исключительно сухой, с резкими суточными и сезонными колебаниями температур. Средние температуры января в пустынных районах 15-18', июля 32-36' тепла. В летнее время дневные температуры повсеместно выше 40-42', а средние максимальные более 50'. Но и зимой днем воздух в пустыне легко прогревается до 25-30', хотя ночью охлаждается до 0' и ниже. В Тибести зарегистрированы зимние ночные температуры ниже - 15 '. Контрасты температур в течение суток в зимнее время достигают 30-40', но и в летнее время они часто составляют 20'. Почти повсеместно в пустынях среднее годовое количество осадков менее 100 и даже 50 мм, а в ряде районов дождей не бывает по нескольку лет подряд. Ливийская пустыня считается одной из самых суровых по климату пустынь.
В Ливии нет рек с постоянным водотоком, но многочисленны сухие долины древних рек уэдов, которые в периоды выпадения дождей на короткое время частично заполняются дождевыми водами. В горах Барка-эль-Байда в дождливое время года некоторые узды напоминают горные средиземноморские реки, но в сухое время они так же безжизненны, как и пустынные узды.
Пустыни, однако, богаты подземными водами, значительные скопления которых обнаружены под эдейенами и в песчаных котловинах на востоке страны. Там, где вода находится близко к поверхности, возникли оазисы и районы орошаемого земледелия.
Естественная растительность пустынь очень бедна - это сухолюбивые колючие растения, солянки, редкие кустарники, одиночные деревья в долинах уэдов, где в аллювии сохраняется влага. Огромные пространства почти совсем лишены растительности. В более увлажненных местах побережья на серо-коричневых почвах и сероземах растут злаки, тамариски и другие кустарники, отдельные купы акаций. На склонах гор на севере Киренаики сохранилась растительность типа средиземноморского маквиса и островки лесов из алеппской сосны, можжевельник, а также кедров (теперь почти единичных). Между зоной прибрежной субтропической растительности и пустынями протягивается шириной в несколько десятков километров полоса полупустынной растительности с разреженным травяным покровом, в котором господствуют жестколистные ксерофитные травы, полыни и солелюбивые растения.
Животный мир пустынь небогат. На северной окраине встречается немало хищников - это шакалы, гиены, лисицы фенек. Из копытных изредка можно увидеть небольшие стада газелей, а на крайнем юге - антилоп. Как и во всех пустынях, богато представлены пресмыкающиеся, насекомые, пауки, скорпионы. Над Ливией проходит чуть многих перелетных птиц, а некоторые из них даже зимуют здесь. Много птиц в оазисах, где они, особенно воробьиные, наносят большой вред небогатым урожаям. Бичом являются также мелкие грызуны, живущие повсеместно, даже в почти безводных частях пустыни.