עם הכיבוש העות'מאני בשנת 1551 חלה התאוששות איטית בקרב הישוב היהודי, אף שהיהודים היו התושבים הפגיעים ביותר, כל עוד היה המצב המדיני בלוב מעורער. מצב זה נבע כתוצאה ממהומות וממרידות, כמו המרד של המהדי יחיא בן-יחיא בשנת 1589, והיהודים היו בסכנת שמד.

העות'מאנים הפכו את טריפוליטניה לוולאייה ושלטו בה באמצעות פחות. הפחות גבו חלק מהמיסים באמצעות שבטים נודדים, שבתמורה קיבלו פטור ממיסים, והתושבים בעצם השתעבדו לשבטים אלה, שהיו תחת חסותם. באותה עת חלה עלייה בכוחם של שודדי-הים, שחופי לוב היו מעוזיהם ובשל כך, לוב סבלה מפלישות וממסעות תגמול מצד שכניה (כמו פלישתו של אברהים אשריף, שר צבאו של ביי תוניסיה) ומצד מעצמות ימיות (כמו בריטניה והולנד).

בתקופה העות'מאנית הראשונה (1711-1551), הקהילות היהודיות בלוב, המופרות ע"י גולים ממגורשי ספרד, מתחילות להתגבש ולהתפתח, חלה התאוששות כלכלית וחלה התאוששות מסויימת בחינוך. והחשוב ביותר, בראשית התקופה, חלה התעוררות רוחנית-דתית עם הגעתו של ר' שמעון לביא, שמפעלו החזיר עטרה ליושנה ויצר תשתית לגידולם של רבנים גדולים בתורה ולחיי דת עשירים בלוב.

שגשוג זה נמשך בקרב הקהילות היהודיות גם בתקופת הקראמנלים (1835-1711), שהפכו את טריפולי לבירת כל לוב, והתהדק הקשר בין טריפוליטניה וקירנייקה. זאת למרות מלחמות האחים בקרב בני השושלת הקראמנלית (שליטים אוטונומיים מקומיים), והתעצמות השוד-הימי ובעקבותיהם פלישות (כמו זו של עלי בורגול מאלג'יריה) ופעולות תגמול של מעצמות ימיות (המפורסמת שבהן, של ארה"ב בשנים 1805-1801). תחת שלטון השושלת הקראמנלית, מתחילה להתגבש ישות יהודית לובית נפרדת, שאינה קשורה עוד עם יהודי תוניסיה ונשמר רק קשר מסוים עם יהודי ג'רבה.

בשל חששם בעקבות כיבוש אלג'יריה ע"י הצרפתים (1830) ושלטונו של מוחמד עלי במצרים (1848-1805), העות'מאנים מנצלים את מלחמת האחים בתוך בני משפחת קראמנלי, ומשתלטים על לוב בשנת 1835, ההופכת שוב לוולאיית, הנשלטת באמצעות פחוות. לנוכח המצב המעורער בשלהי ימי השלטון הקראמנלי, הייתה רווחה מסויימת ליהודי לוב, בראשית התקופה העות'מאנית השניה. רווחה זו באה לידי ביטוי בבטחון האישי, במצב הכלכלי, בביסוס הקהילות והאוטונומיה שלהן (במיוחד לאחר הנהגת הרפורמות – התנזימאת'), בחיי הרוח והדת ובתחום החינוך. תקופה, שבסופה היו גם תופעות שליליות, כמו הרעה ביחסים בין ערבים ליהודים. כמו-כן, היו חילוקי-דעות עם השלטונות בנושא כופר-הגיוס וחובת גיוס יהודים לצבא התורכי, כתוצאה מהשוואת הזכויות והחובות לכל הנתינים באימפריה העות'מאנית, עם עליית התורכים הצעירים לשלטון בשנת 1908. שתי תופעות נוספות, שהתרחשו בשלהי התקופה העות'מאנית השניה: נוצר הקשר הראשוני בין יהודים בלוב לבין התנועה הציונית העולמית והרצל; עליית כוחם של הסנוסים, שיש לה השלכות חשובות על המאורעות המדיניים בלוב.