יחסי אזרבייג'ן–לוב הם יחסים דו-צדדיים שהחלו עם הכרת לוב בעצמאות אזרבייג'ן ב־30 בדצמבר 1991, וכינון יחסים דיפלומטיים רשמיים ב־16 במרץ 1992; שגרירות לוב פועלת בבאקו מאז אפריל 1995. שיתוף הפעולה הכלכלי התחזק עם ביטול האשרות בין המדינות (מרץ 2010) ובניית בית זיקוק לנפט ותחנות דלק בלוב על ידי חברת SOCAR האזרבייג'נית (2012), וכן הסכם משותף להפקת נפט וגז משנת 2013. במקביל, פועלת קבוצה פרלמנטרית משותפת באספה הלאומית של אזרבייג'ן מאז נובמבר 2008, המעידה על קרבה פוליטית. בזירה הבינלאומית, משתפות המדינות פעולה במסגרת האו"ם, המדינות הבלתי-מזדהות והארגון לשיתוף פעולה אסלאמי, ואף נשלח סיוע הומניטרי אזרבייג'ני לעיר אובארה בלוב (מרץ 2013) בשיתוף הבנק לפיתוח איסלאמי. יחסים אלו משקפים שותפות אסטרטגית בתחומי האנרגיה, הדיפלומטיה והפיתוח.