Dès la fin du XIXe s., quelques commerçants suisses résident en L. Le nouvel Etat est reconnu par la Suisse dès les premiers jours de l'indépendance le 28 décembre 1951. On y compte alors une dizaine de Suisses dont le nombre va augmenter avec l'installation des compagnies pétrolières (géologues, techniciens, experts de l'ONU). Des juristes suisses, comme Eduard Zellweger, conseillent le gouvernement du jeune Etat. Dans les années 1970 et 1980, cent à deux cents Suisses vivent dans le pays, souvent pour des séjours de courte durée, liés à un contrat de travail (ils ne sont plus que 42 en 2006).
Les perspectives de développement économique incitent le Conseil fédéral à se faire représenter par l'ambassadeur de Suisse en Tunisie dès 1962, puis à ouvrir un consulat à Tripoli en 1965 et une ambassade en 1968. Les relations bilatérales sont soumises à l'influence de facteurs contradictoires: d'une part les tensions entre le monde arabe et les pays occidentaux, d'autre part les atouts économiques complémentaires des deux pays (richesses pétrolières, place financière et savoir-faire suisses). Un accord bilatéral relatif aux transports aériens réguliers est conclu le 11 juin 1971. La Suisse exporte des montres et des métaux précieux, des produits chimiques et des machines. La L. fait partie des cinq principaux marchés d'exportation de la Confédération sur le continent africain (239,6 millions de francs en 2006). De plus, des entreprises suisses participent à des travaux d'infrastructure et d'équipement. La L. figure parmi les principaux partenaires économiques de la Suisse dans le Tiers-Monde, notamment grâce au pétrole brut (principal fournisseur en 2007) qui forme la quasi-totalité de ses exportations en Suisse (1677,1 millions de francs en 2006). Dans les années 1980, de nombreux Libyens viennent se faire soigner dans des cliniques suisses. Toutefois, l'essor des échanges économiques est entravé par les options idéologiques des autorités libyennes et l'accumulation d'arriérés commerciaux dans les années 1980, en raison de la baisse des capacités financières de la L. confrontée à la chute des prix du pétrole et au blocus américain.
En 1969 et 1970, l'opinion publique et des journalistes suisses accusent le gouvernement libyen de soutenir activement le terrorisme international qui frappe aussi en Suisse. Répondant à ceux qui demandent l'isolement diplomatique et économique de la L., le Conseil fédéral défend sa politique de neutralité: tout en interdisant les exportations de matériel de guerre, en condamnant les attentats et en préconisant une certaine réserve, il refuse de rompre les relations diplomatiques et d'appliquer des mesures de boycott. En 1992, le gouvernement suisse change de politique et décide d'appliquer de façon autonome les sanctions demandées par le Conseil de sécurité de l'ONU à l'encontre de la L.; elles sont suspendues en 1999 et levées en 2003.