С 6 марта ВВС Ливии резко увеличили количество боевых вылетов. Для разведки стали использовать транспортные самолеты Ан-26 и Ан-32, а также БЛА «Камкоптер» австрийского производства. Пары и звенья Су-22 и Су-24 работали со средних высот, где самолеты оставались неуязвимыми для огня из стрелкового оружия, малокалиберных зенитных пушек и ПЗРК. Точность бомбометания, по оценкам западных экспертов, по-прежнему оставалась низкой. Именно промахами на Западе объясняют разрушение важного для экономики Ливии нефтеперерабатывающего комплекса в Рас-Лануфе, хотя на самом деле, думается, все обстоит с точностью до наоборот: экипажи четко выполнили поставленную задачу.
Непосредственную огневую поддержку частей армии Ливии выполняли вертолеты Ми-24.
При поддержке авиации верным полковнику Каддафи частям удалось к 15 марта выбить повстанцев из Бин-Джавада, Рас-Лануфа, Бреги, очистить от мятежников большую часть Аджедабьии. В ходе наступательной операции от огня с земли был потерян один Ми- 24, пилотируемый полковником ВВС Сирии Ахмедом Фадари. Полковника Фадари похоронили в Сирии с воинскими почестями в присутствии командующего ВВС Сирии генерал-майора Иссама Халлаха.
Наибольшей интенсивности действия ВВС Ливии достигли в период с 17 по 19 марта. Авиация поддерживала в эти дни высадку десанта под Горгорой и наступление на Бенгази. Несколько раз ударам самолетов ливийских ВВС подверглись авиабаза Бенина и подстанция, обеспечивающая электроэнергией Бенгази.
Утром 19 марта, всего за несколько часов до начала патрулирования истребителями «Рафаль» ВВС Франции запретной для полетов ВВС Ливии зоны, истребители МиГ-23 выполнили несколько боевых вылетов на поражение наземных целей в районе Бенгази. В этот день над Бенгази был сбит МиГ-23МЛ ВВС Свободной Ливии, пилотируемый летчиком-перебежчиком. Скорее всего, истребитель был сбит ракетой, выпущенной с одного из двух МиГ- 23МЛ ВВС Ливии, находившихся в этот момент над Бенгази. Таким образом, минимум, одну победу в воздушном бою ВВС полковника Каддафи одержали.
Два последних боевых вылета авиация ВВС Ливии выполнила 20 марта с авиабазы Мисурата: вертолеты Ми-24 нанесли удар по отрядам повстанцев в районе Мисурата, после чего благополучно вернулись на базу. Боевой вылет одного G-2A «Галеб» 24 марта успеха не имел. Сразу после взлета «Галеб» засекли с самолета ДРЛОиУ E-3F. Видимо, летчик «Галеба» получил предупреждение об опасности. Самолет прекратил выполнение задание и вернулся на базу. «Галеб» уничтожила прямым попаданием КАБ пара наведенных на него «Рафалей». Этот «Галеб» французы поначалу представили как победу в воздушном бою, хотя самолет был уничтожен в момент заруливания на стоянку после посадки. На этом участие ВВС Ливии в боевых действиях завершилось, чего нельзя сказать о ВВС Свободной Ливии. Между тем, ООН наложило вето на полеты всех ливийских самолетов!
В Ливии фактически шла (и не факт, что завершилась) гражданская война. Далеко не все летчики жаждали принимать в ней участие. Первыми «летчиками-перелетчиками» стали пилоты двух истребителей «Мираж» F.1ED, которые 21 февраля примерно в 16.30 выполнили посадку на авиабазе Луга, о. Мальта. Летчики «Миражей» получили приказ нанести удар по позициям повстанцев в восточной части Ливии, но вместо выполнения задания перелетели на Мальту. В сентябре 2011 г. один из этих «Миражей» с вновь нанесенными опознавательными знаками ВВС Свободной Ливии демонстрировался на «Мальта Эйршоу», проходившем в Международном аэропорту Мальты. Оба летчика в сентябре вернулись в Ливию, где их встретили как героев.