2011年10月20日，利比亚前领导人穆阿迈尔·卡扎菲在全国过渡委员会所领导部队的清剿作战中遭连环枪击虐待折磨身亡。卡扎菲之死是象征利比亚内战告终的重要标志，也是阿拉伯之春中的重大事件。
过渡政府军攻占苏尔特大部分地区后，2011年10月20日向亲卡扎菲部队最后据点发动终极一击，车队向西逃亡时遇北约战机空袭。卡扎菲和几个保镖被迫躲在下水管道内，之后被执政当局的武装人员抓获。当时卡扎菲仅右臂受伤，并持有一把手枪，但在被抓获时他并未抵抗。在随后执政当局武装与卡扎菲支持者的交火中，卡扎菲因头部遭到枪击而不治身亡。同行的前国防部长阿布-贝克尔·尤尼斯·贾卜尔亦胸口中枪身亡，卡扎菲五子穆塔西姆在苏尔特被杀，次子赛义夫已于2011年11月19日在利比亚南部塞卜哈地区的小镇奥巴里落网。
根据各种信息确认，卡扎菲在重型武装部队的保护下于8月21日从的黎波里逃匿在苏尔特的几个建筑内达两个月时间。因为作为卡扎菲的故乡，苏尔特拥有大批支持他的前政府高官和民众。
过渡委执政当局新闻官优素福·萨拉比20日说，是一些被俘者透露了卡扎菲及其当政时的情报部长及总参谋长等人的藏身地点，过渡委武装于是对这些地点展开了搜索。
10月20日早晨，卡扎菲企图在包围中逃离苏尔特。当地时间08:30，他所在的装甲车队在苏尔特以西3公里处受到法国空军的袭击，炸毁几辆车并打死几十名效忠卡的士兵。此外，车队也受到美国空军使用的MQ-1 捕食者侦察机发射的AGM-114地狱火导弹的打击。法国国防部长Gérard Longuet表示法军的攻击行为是警告和阻止卡扎菲部队的逃跑，而非是要消灭他们。
在空中打击下，卡扎菲在保镖的陪同下藏到了一处下水道里。附近的一组过渡委士兵(来自米苏拉塔的“猛虎部队”)朝卡部队交火，用枪打中卡扎菲的腿部和背部。根据一名过渡委士兵的陈述，有一名效忠卡的士兵也射中了卡扎菲，目的是想以后获得过渡委的赦免。
后来很快卡扎菲与另外的高官被过渡委士兵击毙，死前他曾喊道“不要开枪！”。在一个他被俘获的现场视频中，可看到他坐在一辆车的车头，被过渡委士兵押护着。一名过渡委高官表示过渡委并没有下达处死卡扎菲的命令。根据另外一些信息得知，“过渡委士兵在俘获和押运卡扎菲的途中，将他殴打并杀死”。过渡委执行委员会主席马哈茂德·吉卜里勒则表示，“当车队在行驶途中由于交战双方的火力致使卡扎菲的头部中弹身亡”。
根据半岛电视台发布的两段视频显示：第一个视频中卡扎菲脸部和衣服上布满血迹，一些武装士兵揪着他的头发并高喊“真主是伟大的”；第二个视频显示卡扎菲胸部以上的衣服被扒落，脸色苍白，头部中枪并有一大片血液，而抓住他的士兵们则兴高采烈地朝空中鸣枪；此外，还有一段发布到YouTube的视频显示，士兵们“在卡扎菲尸体的周围围观拍照，并上下摆弄他的头”。还有一段视频显示卡被俘后被用棍或刀捅入肛门
虽然对于卡扎菲最后时刻的报道存在矛盾。但是过渡委执政当局肯定地表示是卡扎菲在被俘后的交火中死亡的。
卡扎菲的尸体被运到米苏拉塔，在那里接受的医生尸检证明他死于头部和腹部中弹。
过渡委也宣布卡扎菲儿子奥-穆·坦塞姆·比拉·卡扎菲也在同一天在苏尔特被打死，而二子赛义夫·伊斯拉姆·卡扎菲曾报道说受伤被俘，后来的消息显示赛义夫逃到了利南部的沙漠地区（他之前在拜尼沃利德指挥战斗），并试图进入尼日尔境内。一个视频显示穆·坦塞姆的尸体躺在一辆救护车上。过渡委11旅的司令Abdul Hakim Al Jalil表示，卡扎菲政权的发言人穆萨·易卜拉欣在苏尔特附近被俘。有报道说卡扎菲的一个侄子艾哈迈德·易卜拉欣也被俘。
纽约时报在利比亚米苏拉塔军情部门访问卡扎菲的近身侍卫兼高级保安和情报官易卜拉欣，他以“彷徨”来形容卡扎菲最后的日子。
卡扎菲是在的黎波里被攻陷之下逃亡到苏尔特，易卜拉欣几日后与卡扎菲会合，他们被围攻下到处匿藏，直至暴露行踪在水渠被捕那多个星期，易卜拉欣、一众副官及五子穆塔西姆一直跟随卡扎菲。
他们每隔数日就改变落脚点，住在空置的破屋，吃居民剩下的饭面充饥，面对四处流亡和围城，易卜拉欣表示卡扎菲显得很不耐烦，经常批评为什么没电没水。
外界都认为卡扎菲好战会战斗到底，易卜拉欣透露卡扎菲除了以卫星电话与外界联系，基本上没参与过战斗，并没有开过枪。卡扎菲知道有利比亚人造反，有时显得很后悔，并且解释自己未能投降或逃亡是基于义务和责任，又为利比亚发生的一切道歉。
易卜拉欣又表示，实际上卡扎菲比他儿子穆塔西姆有更多放弃权力的念头，因为易卜拉欣与一众官员多次商讨过应否放弃权力甚至逃到国外，不过穆塔西姆一直拒绝。
2011年10月20日利比亚执政当局武装从当地时间上午8点左右开始集结，并向城内卡扎菲支持者所占领的阵地发起了总攻，进攻持续了大概90分钟。之后一个载有卡扎菲的车队试图撤离出包围圈，他们把车子停在苏尔特以西三四公里处，但随后遭到了北约军队“幻象2000”战机的空袭；
根据抓获卡扎菲的武装人员描述，当时卡扎菲正在所藏匿的水泥管道中睡觉，多名保镖在其周围警戒，在当局武装人员在冲入水泥管道抓捕卡扎菲时，卡扎菲虽手持一把黄金制手枪，但并未抵抗，其中一名武装人员向其腹部开了一枪，之后卡扎菲又遭到了当局武装人员的殴打。
阿拉伯卫星电视台所播放的画面显示，被抓获后的卡扎菲血流满面，并在多名执政当局武装人员的推搡中大声叫喊。
根据利比亚执政当局总理贾布里勒的描述，在执政当局武装人员转移卡扎菲的时候，遭遇了卡扎菲支持者的袭击。在双方交火的过程中，卡扎菲的头部被一颗“无法确定来源的”子弹击中，他在被带离苏尔特时依然存活，但是在到达医院前几分钟死去。
听到卡扎菲死亡的消息后，许多利比亚民众欢呼雀跃，人们纷纷涌出家门走上大街不断欢呼、军人开枪、司机鸣笛共同分享喜悦激动之情；位于的黎波里的利比亚人在街头手举新国旗游行庆祝；身在苏尔特的过渡委士兵在街头对天鸣枪、互相拥抱和挥舞武器表示庆祝；一些民众自发向过往车辆发放糖果；在拜尼沃利德、班加西等地也有同样的庆祝活动；
不过，也有不少民众对未来表示担忧：的黎波里大学的学生穆拉德说，“卡扎菲的死亡并不意味着利比亚从此就会一帆风顺，现在还看不到利比亚的未来，过渡委能否把国家管理好，我还有疑虑”；拜尼沃利德市民艾哈迈德说，“战争毁掉了我的家，我的个人财物也被洗劫一空，我们不关心什么民主自由，只想有安定的生活。”
10月22日，过渡委执行委员会主席马哈茂德·吉卜里勒在约旦举办的世界经济论坛阿拉伯特别会议上表示：过渡委将在1个月内组建临时政府，目前的首要任务是清理散落在民间的武器装备，同时恢复国家稳定和秩序；将在8个月内举行大选，以组建利比亚国民议会，“这一议会将有两个任务：起草新宪法并就此进行全民公决；组建过渡政府，直至举行首次总统选举。”
当地时间10月23日下午，过渡委在班加西Kish Square广场举行庆祝全国解放的仪式。穆斯塔法·阿卜杜勒·贾利勒等官员以及数万民众出席了庆典。仪式开场诵读了可兰经，奏响利比亚国歌，许多人都挥舞着新国旗。一名负责死伤及失踪人口的执政当局的部长说：“世纪法老(卡扎菲)，现在你已被扔进了历史的垃圾桶……这是命运的举措”。贾利勒在庆祝仪式上发表了讲话：他感谢在战争中遇难的执政当局武装人员和平民，感谢为战争胜利提供帮助的所有利比亚人，利比亚的未来将由利比亚人自己来创造；他呼吁利比亚人民今后保持耐心、秉持宽容、共同维护国家的稳定和安全，呼吁利比亚人遵守法律、不要用武力来谋求权利。当天，班加西、的黎波里、米苏拉塔等地的民众也纷纷走上街头，庆祝全国解放。
作为阿拉伯之春的一部分，卡扎菲之死被认为能影响阿拉伯和中东地区的局势。有人预测该事件能加强发生在叙利亚和也门的示威运动，甚至可能引发巴林发生革命，而利比亚邻国阿尔及利亚有重要的石油和天然气资源，是美国和欧洲一大主要进口来源，若阿尔及利亚也发生类似的革命，则会导致油气出口暂停数月，法国政府表示正在“关注阿尔及利亚的局势”。
法萨亚·哈立德（1969年结婚-1971年离婚） · 萨菲亚·法尔卡什（1971年结婚）
