Les Etats-Unis et la Grande-Bretagne publieront alors une déclaration commune demandant à la Libye d'extrader les accusés, tout en permettant de consulter les témoins, les documents et les preuves matérielles. Les deux nations ont également contraint la Libye de Mouammar Kadhafi à indemniser équitablement les victimes de l’attentat.
Face à l’absence de mesures concrètes de la part du pouvoir libyen, les Etats-Unis, la Grande-Bretagne et la France demandent, le 2 janvier 1992, aux membres du Conseil de sécurité d'appuyer une résolution contre la Libye exigeant que cet Etat du Maghreb se conforme aux demandes.
Un an plus tard, le Conseil de sécurité rend publique sa résolution 748, qui stipule que la Libye doit se conformer immédiatement aux exigences des trois pays. Des sanctions sont alors imposées et le pays se voit contraint de réduire sa représentation diplomatique dans plusieurs pays. Les compagnies aériennes sont interdites de survoler l’espace aérien de la Libye. Celle-ci est même interdite d’acheter des armes. Le 11 novembre 1993, le Conseil de sécurité des Nations unies publie sa résolution n° 883, qui étend les sanctions au gel partiel des fonds publics libyens et à l’interdiction des équipements pétroliers industriels.
Les effets de l’embargo commençant à sérieusement impacter le pays et ces citoyens, le colonel Mouammar Kadhafi tente de trouver une solution.
Ce diplomate libyen parviendra à organiser une première rencontre secrète entre les deux parties. Selon Talha Jibril, un diplomate américain parlant couramment l’arabe et Mohamed Abou al-Qasim al-Zawi, alors secrétaire du Congrès populaire général de Libye se rencontreront même dans la maison de Mohammed Othman al-Seid, sise quartier Souissi à Rabat.
Cependant, cette rencontre ne changera en rien la situation sur le terrain. Les Libyens réaliseront alors que toute médiation finira par échouer. Un changement de plan s’est alors imposé avec comme priorité la levée de l’embargo.
Mais les choses restent inchangées jusqu'en 1998, lorsque les Etats-Unis et la Grande-Bretagne finissent par accepter de juger en procès les ressortissants libyens impliqués dans l’attentat visant le vol 103 Pan Am et suggèrent que le procès se tienne aux Pays-Bas devant un tribunal écossais.
Le 31 janvier 2001, le deuxième est condamné à la prison à vie alors que son concitoyen Fhimah est acquitté.
Le verdict indique que la Libye est pleinement responsable de l'attaque et qu’elle doit payer des dommages et intérêts aux victimes, qui pourraient s'élever à près de 700 millions de dollars.
Le 16 août 2003, les Etats-Unis annoncent leur réticence à la levée des sanctions du Conseil de sécurité des Nations unies contre la Libye, insistant sur la nécessité de maintenir certaines sanctions bilatérales.