Nell'autunno 1941, dopo una lunga stasi operativa, in previsione dell'offensiva il Comando Sup. Forze Armate in Africa Settentrionale, richiese con urgenza l'invio di truppe scelte dall'Italia, per impiegarle in missioni di sabotaggio oltre le linee nemiche, allo scopo di scompaginare il sistema di rifornimento nemico. Alla richiesta fu interessata anche la Marina che il 6 novembre decise di trasferire in Cirenaica tre compagnie del San Marco.

 Il 10 novembre fu costituito il cosiddetto III Btg. San Marco in Africa Settentrionale, forte di 536 uomini. Il 18 novembre il San Marco s'attestò nel settore costiero tra Alba Fiorita e Ras Hilal, del quale il Btg. doveva assumere la difesa e nel contempo dedicarsi ad un rapido addestramento. Lo stesso giorno doveva iniziare l'operazione "Crusader" da parte dei britannici per cui l'Asse dovette rinunciare a propositi offensivi. Il San Marco a questo punto dovette essere subito trasformato in reparto di linea. Vinta la battaglia di Bir El Gobi, l'8 dicembre gli inglesi raggiunsero e superarono Tobruch, avanzando con celerità verso ovest la linea difensiva    Italo-Tedesca dovette ripiegare sul confine tra la Cirenaica e Sirtica.

Il 21 gennaio 1942 il Gen. Rommel, che nel frattempo aveva riordinato le proprie forze, pensò alla controffensiva. Il San Marco fu tra i primi ad avanzare raggiunse Agedabia il 22 e si schierò a difesa con fronte verso nord. Nella notte del 25 gennaio fu raggiunta Antelat, località di strategica importanza. Nel prendere possesso della zona il Btg. dovette affrontare duri scontri che causarono perdite, seppure lievi. La sosta ad Antelat, più lunga del previsto, doveva contrassegnare un periodo particolarmente disagiato nella vita del San Marco che, disposto a caposaldo in pieno deserto si trovava ben lontano dal fronte (Bengasi era stata riconquistata il 29 gennaio.

Il 7 marzo il Btg. fu trasferito a Bengasi, per assumere la sorveglia del porto e la difesa esterna della piazzaforte. L'11 maggio, su richiesta dello stesso Rommel, il San Marco fu trasferito prima nel Golfo di Bomba, alle dipendenze dell'Afrika Korps e poi al X Corpo d'Armata, si sposto per difendere la pista di Tmimi su cui transitavano i rifornimenti per le colonne avanzanti. Nella notte del 15 giugno i capisaldi tenuti dagli uomini del San Marco furono attaccati da forze corazzate e motorizzate inglesi, che tentavano di rompere l'accerchiamento. L'attacco fu respinto e furono catturati due Bren carrier in perfetta efficienza. Quando ormai era prossima la caduta di Tobruch, in mano ancora inglese, il Battaglione fu fatto convergere verso la piazzaforte dove entrò alla testa delle truppe occupanti. Numerose ricompense militari furono assegnate per questo ciclo operativo, tra le altre ricordiamo la M.A. alla memoria al Sgt. Agostino Sacripanti e la M.B. al Ten. E. Busca, al S.T.V. G. Campiero ed al Capo Cannoniere R. Papini.

La caduta di Tobruch poneva fine alla partecipazione delle successive azioni in Egitto ed il San Marco assumeva il servizio di sicurezza portuale e la difesa costiera.

Il 5 settembre, ad Alam el Halfa, l'ultima offensiva dell'Asse s'infrangeva sulle difese britanniche, segnando il definitivo declino delle mire verso il Nilo. Inizialmente la controffensiva nemica non fu così massiccia ed il compito di logorare l'avversario era affidato all'aviazione, ormai padrona incontrastata dei cieli. Il Comando britannico a questo punto poneva la propria attenzione su Tobruch. Sfruttando le tecniche e le esperienze acquisite anche su altri fronti pianificò un'azione di commandos, da terra e dal mare per neutralizzare definitivamente la piazzaforte. All'operazione, denominata "Agreement " furono destinati 600 uomini, oltre ad un incrociatore dieci cacciatorpedinieri un sommergibile ed una ventina di motocannoniere, organizzati in cinque gruppi.

Il piano, basato sulla sorpresa il tempismo l'addestramento e il coordinamento delle forze partecipanti, non teneva in conto però la capacità difensiva del nemico. Gli inglesi stimavano la presenza in qualche migliaio di " low grade Italian troops" oltre a pochi tedeschi dell'artiglieria antiaerea. Erano anche previsti trucchi ed inganni, come ad esempio i due cacciatorpedinieri dovevano assumere la tinteggiatura italiana e si sarebbero dovuti fermare dinanzi a Tobruch emettendo fumo e simulando uno sbandamento, per dare impressione da terra e dall'aria di essere un'unità italiana danneggiata. L'attacco di commandos avvenne durante un raid aereo, alcune batterie costiere furono neutralizzate con l'effetto della sorpresa e del trambusto degli attacchi aerei. Ma alla batteria Grasso le sentinelle si erano accorte dell'attacco e riuscirono a dare l'allarme. Reparti del San Marco passarono immediatamente all'azione arrestando le forze inglesi incontrate.

Le altre forze da sbarco britanniche trovarono la ferma resistenza degli italiani. L'opposizione del San Marco e la maggiore distanza tra il luogo di sbarco e l'obiettivo furono fatali ai Royal Marines. Il disegno britannico a questo punto era ormai chiaro, così  come evidente si profilava il suo fallimento. Infatti, l'unità navale inglese "SIKH" impegnata a far sbarcare la seconda ondata fu presa sotto tiro dalle batterie e venne ben presto neutralizzata. Gli aerei da caccia italiani, alzatisi in volo mitragliarono i natanti nemici al largo. Quando i britannici si accorsero di avere davanti un avversario deciso ad annientarli si arresero, mal dissimulando lo smacco.       Non potevano sapere che in quanto a grinta gli uomini del San Marco ne avevano da vendere. Il fallimento dell'operazione "Agreement" costò agli inglesi mezzo migliaio di uomini, oltre a quelli delle navi affondate, a fronte di 15 italiani morti, di cui 5 del Battaglione San Marco.

Il Battaglione ebbe la citazione nel Bollettino del Comando Supremo e pochi giorni dopo esso fu autorizzato a mutare il nome da III Btg. San Marco in Africa Settentrionale in Battaglione Tobruch. L'offensiva del Maresciallo Montgomery, ormai inevitabile, iniziò ad Al Alamein nella notte del 23 ottobre 1942. Dopo la tenace resistenza iniziale, l'Armata dell'Asse avviò la graduale ritirata dall'Egitto verso la Libia. Con gli altri ripiegarono anche i nuclei avanzati del San Marco dislocati a Marsa Matruch (Reparto Gamma).               Il 7 novembre iniziò lo sgombero della stessa Tobruch, ad eccezione del Btg. Tobruch del San Marco che rimase in funzione di retroguardia. Nella notte del 22 il San Marco lasciò la Libia per attestarsi in Tunisia. Si concluse così la campagna di
Libia, alla quale aveva partecipato per 14 mesi ed aveva lasciato sui campi di battaglia il 12% delle sue forze.