中华人民共和国同利比亚于1978年建交。利比亚前领导人卡扎菲于1982年访华，江泽民主席于2002年访问利比亚。
2011年2月，利比亚局势急剧动荡，中国从利比亚撤回35860名公民。利比亚“国家过渡委员会”（简称“过渡委”）成立后，中方逐步开始与其接触。6月，“过渡委”执行局主席吉卜里勒访华。7月，中国外交部亚非司司长陈晓东访问利比亚班加西。9月1日，外交部副部长翟隽作为中国政府代表以观察员身份出席在巴黎举行的“利比亚之友”国际会议，其间会晤利比亚“过渡委”执行局主席吉卜里勒。9月12日，中国政府宣布承认“过渡委”为利比亚执政当局和利比亚人民的代表。9月21日，外交部长杨洁篪在纽约出席联合国利比亚问题高级别会议，其间会晤利比亚“过渡委”主席贾利勒。2012年1月，外交部部长助理张明在埃塞俄比亚出席非盟部长级会议期间会见利比亚外长本·海亚勒。4月，外交部亚非司司长陈晓东访问利比亚。5月，利比亚外长本·海亚勒率团出席在突尼斯举行的中阿合作论坛第五届部长级会议。6月，本·海亚勒外长访华。2014年3月，中国中东问题特使吴思科出席在意大利首都罗马举行的利比亚问题国际援助部长级会议。2015年9月，利比亚临时政府外长达依里作为政府代表来华出席中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年纪念活动。12月，达依里外长出席中非合作论坛约翰内斯堡峰会。同月，中国中东问题特使宫小生出席在意大利首都罗马举行的利比亚问题部长级会议。2016年5月，达依里外长出席在卡塔尔举行的中阿合作论坛第七届部长级会议。7月，利比亚计划部长塔希尔来华出席中非合作论坛约翰内斯堡峰会成果落实协调人会议。2017年11月，利比亚民族团结政府外交部次长穆格利比来华出席中非合作论坛第十二次高官会。2018年5月，中方代表参加在法国巴黎举行的利比亚问题国际会议。7月，利比亚民族团结政府外长希亚莱来华出席中阿合作论坛第八届部长级会议，王毅国务委员兼外长同其会见，两国政府签署共建“一带一路”谅解备忘录。9月，希亚莱外长来华出席中非合作论坛北京峰会，王毅国务委员兼外长同其会见。2019年2月，中共中央政治局委员、中央外事工作委员会办公室主任杨洁篪在出席第55届慕尼黑安全会议期间会见利比亚民族团结政府总理萨拉吉。6月，利民族团结政府外长希亚莱来华出席中非合作论坛北京峰会成果落实协调人会议，王毅国务委员兼外长同其会见。11月，利外交部负责政治事务次长鲁特菲访华并举行两国外交部政治磋商。2020年1月，中共中央政治局委员、中央外事工作委员会办公室主任杨洁篪出席利问题柏林峰会。7月，国务委员兼外长王毅出席联合国安理会利问题高级别公开视频会议。2021年6月，中国驻德国大使吴恳出席第二届利比亚问题柏林会议。9月，国务委员兼外长王毅在出席第76届联合国大会期间同利比亚总统委员会主席曼菲通电话。11月，中方代表参加在法国巴黎举行的利比亚问题巴黎峰会。2022年8月，利民族统一政府外交与国际合作部次长凯提参加中非合作论坛第八届部长级会议成果落实协调人视频会议。2022年10月，利比亚总统委员会主席曼菲就习近平主席再次当选中共中央总书记向习近平主席致贺函。12月，曼菲出席了在沙特举办的首届中国—阿拉伯国家峰会。2023年3月，曼菲致函祝贺习近平当选中华人民共和国主席。9月，习近平主席就利东部地区遭受飓风灾害向利总统委员会主席曼菲致慰问电。12月，利总统委员会主席曼菲就甘肃积石山地震向习近平主席致慰问函。
2011年初利比亚局势动荡后，中国所有在建项目全部停工。受利比亚国内局势影响，当年中利双边贸易额同比下降57.7％。2018年12月，利比亚获得亚洲基础设施投资银行理事会批准，成为该行意向成员。2023年1至11月，中利双边贸易额为56亿美元，同比增长21.5％，其中中方出口额为35.1亿美元，同比增长73％，中方进口额为20.9亿美元，同比下降18.9％。
利比亚局势动荡后，中国向利比亚提供了人道主义物资援助，向埃及、突尼斯等国提供了现汇和物资援助，用于安置利比亚与两国边境难民。新冠疫情暴发后，中国政府、地方省市及民间机构向利比亚捐赠检测试剂、口罩、防护服、隔离眼罩、医用手套等抗疫物资，并通过卫生专家视频会议同利方分享抗疫经验。2023年9月，利东部地区遭受飓风灾害后，中国政府向利方提供3000万元人民币人道主义物资援助，中国红十字会向利红新月会提供20万美元现汇援助。
2014年7月，利比亚安全局势恶化。在中国驻利比亚、突尼斯、土耳其、希腊、马耳他等国使、领馆协助下，1800多名中方人员安全撤出利比亚。中国驻利比亚使馆也从该国撤出，目前在突尼斯留守。
