儘管這時意軍已準備入侵，但等到戰爭爆發，大批意軍還沒有準備好。意軍於1911年9月28日晚出現在的黎波里。但等到1911年10月3日纔開始轟炸港口。這個城市被1500意軍佔領，使主張入侵的人熱情高漲。其他外交方案被提供給意大利人。而土軍下決心保衛它的省份。土軍沒能在Trablusgarp集中全部軍隊，而土耳其政府官員遊遍整個歐洲，表達自己的意願。他們組織當地的阿拉伯人和貝都因人進行防禦以抵禦意大利人的入侵。意大利登陸部隊於10月10號出現，在那時，意大利20000人的分遣隊被認爲足以完成征服。Tobruk(託卜魯克)，Derna and AlKhums等城市被認爲可以輕易征服，但班加西就不是那麼容易。意大利部隊的第一次真正失敗發生在1911年10月23日，一支佈置不良的部隊導致幾乎完全被流動的阿拉伯騎兵所包圍，支持奧斯曼帝國正規部隊，這次攻擊被意大利媒體描繪成簡單的反抗，但幾乎殲滅了大多數意軍。因此意兵團擴充至十萬人，面對20000人的阿拉伯軍和8000土軍。戰爭變成了一種姿態。甚至在現代戰爭中應用裝甲車和空中力量的一些最早例子都出現意土戰爭中，雖然對戰爭的結局影響不大。
1911年12月4日，意大利增援部隊在一次小轟炸後在託卜魯克登陸，向兵力配置較弱的腹地進軍。一支土軍小部隊和利比亞先遣部隊被穆斯塔法·凱末爾將軍組織得井井有條。12月22日，託卜魯克戰役結束，凱末爾將軍取得了勝利，有了這個成就，他在1912年3月6日被分派至Dernah軍營中，協調戰場。
1912年3月，在Dernah附近，1500利比亞先遣隊攻擊戰壕中的意軍，意軍數量上超過利比亞部隊，擁有先進設備，維持着戰線。但意軍之間缺乏協調，土軍從Dernah不斷派來援軍和炮火支援，威脅着意軍戰線，同時阿拉伯人試圖包圍意大利軍隊。意大利進一步派來增援，因而能夠穩定局勢，直至戰役結束。9月14日，意軍下令派遣3個步兵連隊進攻土阿聯軍在Dernah附近的營地，意軍部隊佔領了附近的高地，切斷了土軍戰線，接下來的3天裏，土軍指揮官EnverBey攻擊意軍在高地上的陣地。強大的意軍火力掃射着土軍部隊，土軍雖然包圍了意軍的山地部隊Alpini，但損失慘重。其他進攻的土軍也遭受同樣結果。之後，在昔蘭尼加的行動停止，直到戰爭結束。
1912年9月29日，意軍5萬多人，首先從海上向的黎波里、胡姆斯等城市進行炮擊。土耳其在該地區防守兵力很弱，只有一個師約7000多人，而且士兵多來自土耳其內地，不願在異國作戰。10月4日夜，意軍登陸部隊1600多人，未遇激烈抵抗便佔領了的黎波里和胡姆斯。11日，意大利遠征軍3萬5千人開始在的黎波里登陸，擊退了當地爲數不多的守軍，佔領了託卜魯克和德爾納。19日，意軍艦隊掩護一個步兵師在班加西登陸，經兩天激戰，佔領了該城。由於戰爭開始後，意軍封鎖了戰區海岸線，英國又不允許土軍通過埃及，使土軍無法向北非增援。至10月底，意軍已控制的黎波里塔尼亞和昔蘭尼加的一些主要海濱城市。這次戰爭，土耳其沒有飛機，意大利約有20架軍用飛機，32名飛行員，隸屬於意大利陸軍，編爲第一飛機連。意陸軍動員9架飛機、11名飛行員參戰。這些飛機裝箱於1912年10月15日海運到的黎波里海灣。23日6時19分至7時20分，隊長皮亞紮上尉駕駛一架布萊里奧Ⅺ飛機飛往的黎波里與阿齊齊亞之間土軍陣地上空進行了一個多小時的偵察，從此揭開了飛機參戰的序幕。25日，副隊長莫伊佐駕駛“紐波特”飛機偵察時，機翼被3顆來福槍子彈擊傷，這是飛機首次遭敵地面火力殺傷。11月1日，加沃蒂少尉駕駛“鴿”式飛機在北非塔吉拉綠洲和艾因扎拉地區向土軍陣地投下4顆重2公斤的“西佩利”式榴彈，成爲歷史上的首次轟炸。
意軍在擁有較大優勢的條件下，取得了初戰勝利。但戰爭的發展卻與意大利的願望相反，戰爭進入了僵持狀態，並使意軍花費了巨大的代價。這主要不是因爲對付土耳其軍隊，而是遭到當地人民的強烈抵抗。1911年10月23日，的黎波里居民舉行武裝起義。意大利遠征軍增兵9萬人，對佔領區的人民進行鎮壓。到1912年春，才勉強守住了已佔領的沿海地帶，但始終未能深入到內地。這期間，意軍於1月10日使用飛機向當地投撒了數千張傳單，企圖勸阿拉伯羣衆投降，使飛機又增加了一項進行空中宣傳的任務。2月23日，皮亞紮上尉又首次嘗試了利用固定在飛機上的照相機進行空中照相偵察。意軍入侵北非引起了阿拉伯國家的反對，突尼斯、阿爾及利亞、埃及等阿拉伯國家的游擊隊和志願軍與入侵者展開了英勇的鬥爭，使意軍損失慘重。5月，意軍把步兵增至10萬，並調來35架飛機，部分飛艇和其他技術兵器，採取了更大的軍事行動。佔領了贊祖爾和萊卜達綠洲，艦隊炮擊了達達尼爾海峽和貝魯特防禦工事及土耳其的其他港口，迫使海峽關閉，並攻佔了羅得島、科斯島和多德卡尼斯羣島。5月2日，意軍第二航空隊隊長馬連戈上尉首次進行了30分鐘的夜間偵察。6月11日黎明前，又憑藉固定在飛行帽上的手電筒，對土耳其營地進行了首次夜間轟炸。由於巴爾幹半島新的戰爭威脅和土耳其國內日益增長的危機，土耳其想盡快結束同意大利的戰爭，遂於10月15日，與意大利在瑞士洛桑附近的烏希簽訂和約，土耳其將的黎波里塔尼亞和昔蘭尼加、羅得島、多德卡尼斯羣島割讓給意大利。意土戰爭降下帷幕。
但廣大被佔領區的人民並沒有停止他們的反抗，正如列寧在《意土戰爭結局》中所指出的：“儘管簽訂了‘和約’，戰爭實際上還將繼續下去，因爲遠離海岸的、處在非洲大陸內部的阿拉伯部落沒有屈服。”意軍在佔領區到處受到打擊，處境十分困難。第一次世界大戰中，北非的抗意鬥爭進一步擴大，最終迫使意殖民當局同起義者進行談判。到1943年二戰期間，意大利法西斯垮臺，再加上同盟國軍隊的協助，北非人民終於趕走了意大利軍隊。
隨着1911年11月5日法令，意大利宣言自己的權力及於利比亞，雖然只控制了一些沿海地區，其中地方部隊還處於圍困之下。直到的黎波里被佔領。意大利當局採取了很多措施來鎮壓叛亂。不過，意大利海軍總保持優勢，並可能延長其控制幾乎所有的利比亞海岸2000公里。他們不敢冒險離開艦炮的火力範圍，並且限於周圍的沿海地帶。意大利開始活動佔領土耳其在愛琴海上的殖民地。隨着其他力量的同意，因爲急於結束這場比預期更長的戰爭。他們刺激國家領土收復主義，如塞爾維亞和希臘。導致在巴爾幹地區已經脆弱的局勢失衡。一起意義重大的軍事行動發生在1912年夏季，7月18日，意大利潛艇部隊向達達尼爾海峽發射了5枚魚雷。保加利亞、塞爾維亞已經準備軍隊，發動反對土耳其的戰爭.10月8日，黑山宣佈反對奧斯曼帝國人的戰爭，開始了第一次巴爾幹戰爭。
意大利外交官決定乘勢取得良好的和平協議。1912年10月18日，意大利和土耳其在洛桑附近的烏希簽訂條約。經常稱之爲《烏希條約》，以區別於1923年的《洛桑條約》，有如下數條：
1.土耳其必須從班加西省撤出所有軍事人員，但作爲回報，意大利將歸還羅得島和12個靠近土耳其的島嶼。
2.班加西省將有一個特殊地位，有一個攝政和法官代表哈里發。
3.任命這些攝政和法官之前，土耳其人將詢問意大利政府。
4.土耳其政府將負責攝政和法官的有關費用。
