Одновременно с истребительной, была сформирована вертолетная эскадрилья под командованием полковника Абдуллы Аль-Хасси. Личный состав эскадрильи набрали из числа перешедших на сторону восставших летчиков и техников 1314-й и 1325-й эскадрилий ВВС Ливии. В первые дни марта вертолеты ВВС Свободной Ливии приступили к выполнению разведывательных полетов в окрестностях Бенгази. 3 марта экипаж вертолета ВВС Свободной Ливии обнаружил и захватил в 50 км от Бенгази восьмерых британских «дипломатов», которые на самом деле являлись бойцами SAS.

Первые потери ВВС Свободной Ливии понесли 4 марта, когда в результате налета пары Су-24 взорвались склады боеприпасов на авиабазе Бенина, тогда погибло более 20 человек.

Руководители (если таковые существовали) восстания считали ВВС Свободной Ливии своей «козырной картой» и предпочитали держать ее «в рукаве» до главного наступления частей армии Ливии на Бенгази. Наступления наметили на конец марта. Тем не менее, первый боевой вылет самолеты ВВС Свободной Ливии выполнили раньше — 15 марта, когда началось наступление на Аджедабию. 15 марта было выполнено шесть или семь вылетов. Два боевых вылета в составе пары выполнили МиГ-23, которые нанесли ракетно-артиллерийские удары по кораблям ВМС Ливии с десантом на борту. Летчики доложили о двух потопленных кораблях и одном поврежденном, не указав их тип. Подтверждено повреждение лишь одного корабля, но тип опять не указан. Два вертолета Ми-24, почти в одно время с налетом МиГ-23 на корабли, атаковали войсковую колонну западнее Аджедабии; о результатах налета не сообщалось.

МиГ-23 ВВС Свободной Ливии с подвешенными снаряженными блоками НАР

Вскоре после захода солнца два МиГ-23 нанесли удар по авиабазе Хурдабайя. Американская разведка обнаружила на ВПП авиабазы воронки от бомб, но в целом результаты удара МиГов американцы оценили как низкие — пришлось вторично наносить удар по Хурдабайе в ночь с 19 на 20 марта, но уже крылатыми ракетами «Томагавк» и бомбардировщиками В-2А. По информации повстанцев летчик одного из МиГов, Мухаммед Мухтар Осман, вместо атаки аэродрома взял курс на Триполи и врезался в комплекс Баб-аль-Азимзза — резиденцию клана Каддафи. Летчик, скорее всего, принял решение самостоятельно, так как радиус действия МиГ-23 не позволяет долететь из Бенины до Триполи и вернуться назад. Осман выписал себе билет в один конец... Наблюдатели подтверждают сильный взрыв и пожар в Баб-аль-Азизза примерно в 20.00 16  марта. В комплексе погиб Хамис аль-Каддафи.

Вертолеты ВВС Свободной Ливии выполняли боевые вылеты 16 и 17  марта.

Активность ВВС свободной Ливии не осталась незамеченной. Вечером 17 марта авиабазу Бенина бомбили Су-22М-ЗК. В результате налета на авиабазе были уничтожены два Су-22М-ЗК. Один Су-22 ВВС Ливии повстанцам удалось сбить; летчик, представитель ВВС Алжира, благополучно катапультировался, но попал в плен. Вдогон Су-22М-ЗК на перехват взлетел МиГ-21бис; истребитель разбился вскоре после взлета, летчик погиб. Причины падения МиГа называют различные, официальная версия «техническая неисправность», но, наиболее вероятно, самолет сбили «дружественным» огнем.

Последний боевой вылет до начала странами Запада авиационной кампании ВВС Свободной Ливии выполнили 19 марта — МиГ-23МЛ был поднят на перехват наносивших удар по Бенгази истребителей-бомбардировщиков ВВС Ливии. Перехват завершился трагедией. Истребитель выполнял вираж над городом, когда неожиданно правее и выше МиГа сверкнула яркая вспышка взрыва. Истребитель потерял управления, летчик полковник Фахруддин Али Ашур катапультировался слишком поздно. Причина вспышки точно не установлена: или взрыв выпущенной по ошибке повстанцами ракеты ПЗРК, или взрыв ракеты воздух-воздух, выпущенной с другого МиГ-23МЛ (пара 23-х в это время находилась над Бенгази), но принадлежавшего ВВС Ливии. Трагедию запечатлели операторы нескольких западных телекомпаний.

Падение МиГ-23МЛ ВВС Свободной Ливии, сбитого над Бенгази 19 марта 2011 г.

Обломки МиГ-21бис, упавшего в районе Бенгази 17 марта 2011 г.

К концу марта ВВС Свободной Ливии располагали всего двумя пригодными к полетам истребителями: МиГ-23МЛ (6472) и МиГ-23УБ (8133).