Vuonna 2011 Flournoy, puolustusministeriön varapääministeri, - auttoi vakuuttamaan presidentti Obaman puuttumaan Libyaan.
, kongressin jäsenten ja tärkeiden Valkoisen talon neuvonantajien vastustuksesta huolimatta, kuten Joe Biden, varapresidentti; Tom Donilon, kansallisen turvallisuuden neuvonantaja; ja Robert Gates, puolustusministeri. Flournoy tuki Naton johtamaa lentokieltoaluetta Libyan yllä, jonka tarkoituksena oli syrjäyttää vastarintaliikkeen johtaja Muammar Gaddafi, jota syytettiin mielenosoittajien tappamisesta ja joka lupasi "metsästää kapinallisia ilman armoa". Flournoyn mukaan lentokieltoalueen asettaminen edellytti ensin Libyan ilmatorjunnan tuhoamista Yhdysvaltain ja Britannian risteilyohjuksella Libyan ohjuspuolustusjärjestelmään ja Yhdysvaltain B-2-pommittajilla Libyan lentokentille.