B-2直接从密苏里州起飞，进行了洲际轰炸任务
完成利比亚轰炸任务后返航的B-2
美国空军出师不利，行动初期就有一架F-15E坠毁在利比亚
就在美国于4月初从利比亚空战撤出所有战机之前，国防部宣布A-10和AC-130飞机已在3月26日开始参与利比亚上空的作战行动。因此，这两种飞机尽管特别适合用于这场空战，只在利比亚战区做了一次短暂的亮相。
A-10和AC-130尽管特别适合用于这场空战，只在利比亚战区做了一次短暂的亮相
北约于2011年3月31日接手利比亚空战的领导权，恰逢此时，卡扎菲军队改为采用非常规战术，藉以应对空袭。利比亚政府军开始与路上的平民百姓混杂在一起，并且利用平民掩护其推进。在许多地方，他们使用皮卡车和改装车辆，不用主战坦克和装甲运兵车。此外，连着几天遇到恶劣天气。在这种情况下，卡扎菲军队取得了部分主动权，重新占领了利比亚东部地区，再次威胁到班加西的反政府军。这时，许多西方评论家责怪北约未能应对这种局势。的确，在“奥得赛黎明”转为“联合保护者”之后的初期，这种转变对行动策划造成了困难，特别是，设在意大利波焦雷纳蒂科基地的北约的联盟空中作战中心没有为如此规模的作战行动做好准备。另一方面，利比亚政府军逐渐改用非常规战术，也在一定程度上减弱了西方空中力量的攻击效果。
因此，盟军空中力量不得不进行调整，以适应利比亚政府军的非常规战术——法国武装部队的战果是一个很好的例子。从4月7日到14日，法国空军和海军航空兵飞行的架次占北约总架次的20%，占攻击架次的25%，摧毁了20多个目标，其中15个是军用车辆，还有5门火炮，包括一个多管火箭发射器。一个半月以后，从5月26日到6月2日，法国空军飞行了攻击总架次的30%，摧毁的目标数量增加了一倍。从6月23日到7月1日，法国空军摧毁了大约100个目标，其中60个是包括坦克和装甲运兵车在内的军用车辆，还有10个炮兵阵地。就在法国“戴高乐”号航母撤出战区之前，从8月3日到11日，法国航空部队摧毁的目标多达150个，其中100个是军用车辆，还有20门火炮，包括几个多管火箭发射器。
为了让北约战机区分目标，反政府武装会在自己的地盘上画出明显识别标记
在头几波攻击中，法国战机从法国本土和科西嘉岛起飞。为了缩短飞航时间，这些飞机逐渐部署到位于克里特岛苏达湾的前方基地，后来又转移到西西里岛的西戈奈拉基地。法国特遣队的组成也与时变化。在8月中旬“戴高乐”号航母撤出战区之后，法国有八架“幻影2000D”、四架“幻影2000N”和四架“幻影F1”部署在苏达湾基地。另外有五架“阵风”多用途飞机部署在西戈奈拉基地。根据法国官方的消息，得益于部署在前方基地的这些飞机，法军的飞行架次继续占攻击总架次的三分之一。
从3月22日到8月12日，“戴高乐”号航母实施支援作战行动，然后返回母港，即法国南部的土伦港。连同上一次支援阿富汗作战行动的部署任务，这艘航母总共在海上作战八个月以上，只有在3月初有过短暂的休息。航母上的舰载机队包括“阵风”和“超级军旗”攻击机、E-2C“鹰眼”预警机及作战搜救飞机。
从“戴高乐”号航母起飞的“阵风”M，机腹挂载SCALP巡航导弹