尽管这时意军已准备入侵，但等到战争爆发，大批意军还没有准备好。意军于1911年9月28日晚出现在的黎波里。但等到1911年10月3日才开始轰炸港口。这个城市被1500意军占领，使主张入侵的人热情高涨。其他外交方案被提供给意大利人。而土军下决心保卫它的省份。土军没能在Trablusgarp集中全部军队，而土耳其政府官员游遍整个欧洲，表达自己的意愿。他们组织当地的阿拉伯人和贝都因人进行防御以抵御意大利人的入侵。意大利登陆部队于10月10号出现，在那时，意大利20000人的分遣队被认为足以完成征服。Tobruk(托卜鲁克)，Derna and AlKhums等城市被认为可以轻易征服，但班加西就不是那么容易。意大利部队的第一次真正失败发生在1911年10月23日，一支布置不良的部队导致几乎完全被流动的阿拉伯骑兵所包围，支持奥斯曼帝国正规部队，这次攻击被意大利媒体描绘成简单的反抗，但几乎歼灭了大多数意军。因此意兵团扩充至十万人，面对20000人的阿拉伯军和8000土军。战争变成了一种姿态。甚至在现代战争中应用装甲车和空中力量的一些最早例子都出现意土战争中，虽然对战争的结局影响不大。
1911年12月4日，意大利增援部队在一次小轰炸后在托卜鲁克登陆，向兵力配置较弱的腹地进军。一支土军小部队和利比亚先遣部队被穆斯塔法·凯末尔将军组织得井井有条。12月22日，托卜鲁克战役结束，凯末尔将军取得了胜利，有了这个成就，他在1912年3月6日被分派至Dernah军营中，协调战场。
1912年3月，在Dernah附近，1500利比亚先遣队攻击战壕中的意军，意军数量上超过利比亚部队，拥有先进设备，维持着战线。但意军之间缺乏协调，土军从Dernah不断派来援军和炮火支援，威胁着意军战线，同时阿拉伯人试图包围意大利军队。意大利进一步派来增援，因而能够稳定局势，直至战役结束。9月14日，意军下令派遣3个步兵连队进攻土阿联军在Dernah附近的营地，意军部队占领了附近的高地，切断了土军战线，接下来的3天里，土军指挥官EnverBey攻击意军在高地上的阵地。强大的意军火力扫射着土军部队，土军虽然包围了意军的山地部队Alpini，但损失惨重。其他进攻的土军也遭受同样结果。之后，在昔兰尼加的行动停止，直到战争结束。
1912年9月29日，意军5万多人，首先从海上向的黎波里、胡姆斯等城市进行炮击。土耳其在该地区防守兵力很弱，只有一个师约7000多人，而且士兵多来自土耳其内地，不愿在异国作战。10月4日夜，意军登陆部队1600多人，未遇激烈抵抗便占领了的黎波里和胡姆斯。11日，意大利远征军3万5千人开始在的黎波里登陆，击退了当地为数不多的守军，占领了托卜鲁克和德尔纳。19日，意军舰队掩护一个步兵师在班加西登陆，经两天激战，占领了该城。由于战争开始后，意军封锁了战区海岸线，英国又不允许土军通过埃及，使土军无法向北非增援。至10月底，意军已控制的黎波里塔尼亚和昔兰尼加的一些主要海滨城市。这次战争，土耳其没有飞机，意大利约有20架军用飞机，32名飞行员，隶属于意大利陆军，编为第一飞机连。意陆军动员9架飞机、11名飞行员参战。这些飞机装箱于1912年10月15日海运到的黎波里海湾。23日6时19分至7时20分，队长皮亚扎上尉驾驶一架布莱里奥Ⅺ飞机飞往的黎波里与阿齐齐亚之间土军阵地上空进行了一个多小时的侦察，从此揭开了飞机参战的序幕。25日，副队长莫伊佐驾驶“纽波特”飞机侦察时，机翼被3颗来福枪子弹击伤，这是飞机首次遭敌地面火力杀伤。11月1日，加沃蒂少尉驾驶“鸽”式飞机在北非塔吉拉绿洲和艾因扎拉地区向土军阵地投下4颗重2公斤的“西佩利”式榴弹，成为历史上的首次轰炸。
意军在拥有较大优势的条件下，取得了初战胜利。但战争的发展却与意大利的愿望相反，战争进入了僵持状态，并使意军花费了巨大的代价。这主要不是因为对付土耳其军队，而是遭到当地人民的强烈抵抗。1911年10月23日，的黎波里居民举行武装起义。意大利远征军增兵9万人，对占领区的人民进行镇压。到1912年春，才勉强守住了已占领的沿海地带，但始终未能深入到内地。这期间，意军于1月10日使用飞机向当地投撒了数千张传单，企图劝阿拉伯群众投降，使飞机又增加了一项进行空中宣传的任务。2月23日，皮亚扎上尉又首次尝试了利用固定在飞机上的照相机进行空中照相侦察。意军入侵北非引起了阿拉伯国家的反对，突尼斯、阿尔及利亚、埃及等阿拉伯国家的游击队和志愿军与入侵者展开了英勇的斗争，使意军损失惨重。5月，意军把步兵增至10万，并调来35架飞机，部分飞艇和其他技术兵器，采取了更大的军事行动。占领了赞祖尔和莱卜达绿洲，舰队炮击了达达尼尔海峡和贝鲁特防御工事及土耳其的其他港口，迫使海峡关闭，并攻占了罗得岛、科斯岛和多德卡尼斯群岛。5月2日，意军第二航空队队长马连戈上尉首次进行了30分钟的夜间侦察。6月11日黎明前，又凭借固定在飞行帽上的手电筒，对土耳其营地进行了首次夜间轰炸。由于巴尔干半岛新的战争威胁和土耳其国内日益增长的危机，土耳其想尽快结束同意大利的战争，遂于10月15日，与意大利在瑞士洛桑附近的乌希签订和约，土耳其将的黎波里塔尼亚和昔兰尼加、罗得岛、多德卡尼斯群岛割让给意大利。意土战争降下帷幕。
但广大被占领区的人民并没有停止他们的反抗，正如列宁在《意土战争结局》中所指出的：“尽管签订了‘和约’，战争实际上还将继续下去，因为远离海岸的、处在非洲大陆内部的阿拉伯部落没有屈服。”意军在占领区到处受到打击，处境十分困难。第一次世界大战中，北非的抗意斗争进一步扩大，最终迫使意殖民当局同起义者进行谈判。到1943年二战期间，意大利法西斯垮台，再加上同盟国军队的协助，北非人民终于赶走了意大利军队。
随着1911年11月5日法令，意大利宣言自己的权力及于利比亚，虽然只控制了一些沿海地区，其中地方部队还处于围困之下。直到的黎波里被占领。意大利当局采取了很多措施来镇压叛乱。不过，意大利海军总保持优势，并可能延长其控制几乎所有的利比亚海岸2000公里。他们不敢冒险离开舰炮的火力范围，并且限于周围的沿海地带。意大利开始活动占领土耳其在爱琴海上的殖民地。随着其他力量的同意，因为急于结束这场比预期更长的战争。他们刺激国家领土收复主义，如塞尔维亚和希腊。导致在巴尔干地区已经脆弱的局势失衡。一起意义重大的军事行动发生在1912年夏季，7月18日，意大利潜艇部队向达达尼尔海峡发射了5枚鱼雷。保加利亚、塞尔维亚已经准备军队，发动反对土耳其的战争.10月8日，黑山宣布反对奥斯曼帝国人的战争，开始了第一次巴尔干战争。
意大利外交官决定乘势取得良好的和平协议。1912年10月18日，意大利和土耳其在洛桑附近的乌希签订条约。经常称之为《乌希条约》，以区别于1923年的《洛桑条约》，有如下数条：
1.土耳其必须从班加西省撤出所有军事人员，但作为回报，意大利将归还罗得岛和12个靠近土耳其的岛屿。
2.班加西省将有一个特殊地位，有一个摄政和法官代表哈里发。
3.任命这些摄政和法官之前，土耳其人将询问意大利政府。
4.土耳其政府将负责摄政和法官的有关费用。