شاركت الجماهيرية العربية الليبية الشعبية الاشتراكية العظمى في الألعاب الأولمبية الصيفية 1980 التي أقيمت في موسكو عاصمة الاتحاد السوفيتي. كانت هذه عودة ليبيا إلى الألعاب الأولمبية بعد مقاطعتها دورة الألعاب الأولمبية الصيفية 1976.
شارك في الدورة 29 رياضياً، بواقع 27 رجلاً وسيدتان، تنافسوا في 20 حدثاً ضمن 5 رياضات. لم تتمكن ليبيا من إحراز أي ميدالية في هذه الدورة.