9月29日战斗行动开始，意军从海上向的黎波里、胡姆斯及其他城市进行射击。10月4日夜间，意大利登陆兵登陆，未遇到激烈的抵抗便占领了的黎波里和胡姆斯。10月11日卡内瓦将军的远征军开始在的黎波里登陆。战胜为数不多的守备部队和当地居民队伍的抵抗后，远征军占领了图卜鲁克和德尔纳。争夺班加西的战斗很激烈。10月13日，意大利舰队和步兵师部队抵达这一地域。10月19日，意大利登陆兵在班加西近郊登陆，经过激烈战斗，击溃了土耳其军队和当地居民的队伍，10月21日，占领了该城。
至10月底，意大利军队已控制了的黎波里塔尼亚和昔兰尼加的一些最重要的濒海城市。尽管他们具有优势兵力并采用残酷的讨伐措施，但深入到国家腹地的企图却未能得逞。来自突尼斯、阿尔及利亚、埃及以及其他阿拉伯国家的游击队和志愿军与侵略者展开了积极的斗争。意大利军队经与阿拉伯志愿军队伍战斗，损失惨重，被迫转入防御。阿拉伯人民的斗争使战争发展为持久战。在这种情况下，意大利统帅部于1912年5月前把自己的步兵增加到10万人，并调来35架飞机，一些飞艇和许多其他技术兵器。
1912年4～10月，意大利军队在北非积极采取军事行动，占领了赞祖尔和莱卜达绿洲。4月和6月，意大利舰队轰击了达达尼尔海峡，但无明显成效。5月占领了多德卡尼斯群岛。尽管意大利军队这次取得了局部胜利，但仍未能深入到的黎波里塔尼亚和昔兰尼加腹地。土耳其国内政治形势日趋复杂，1912年10月爆发了巴尔干战争，从而迫使土耳其政府放弃了的黎波里塔尼亚和昔兰尼加。