Tobruch si trova in una profonda insenatura della Marmarica che ne fa un perfetto porto naturale. È probabilmente il migliore porto naturale nel Nordafrica. A nord della città si trova la penisola che prende il nome della città stessa, verso sud la città è circondata da scarpate che vanno salendo verso l'interno e che costituiscono una naturale barriera fisica tra il nord e il sud della Libia nella zona di Tobruch.
Nel sito dove sorge ora Tobruch, gli antichi Greci fondarono la colonia agricola Antipyrgos (Antipyrgus per gli antichi Romani e in Italia Antipirgo), nome tuttora usato occasionalmente e che significa "davanti a Pyrgos", località situata a Creta di fronte alle coste dell'odierna Tobruch. Ai tempi dell'Impero romano divenne una fortezza romana a guardia della frontiera in Cirenaica.
La Cirenaica, regione di cui Tobruch fa parte, divenne una provincia del Regno d'Italia nel 1912 e nel 1919 fu dichiarata colonia italiana.
Nell'ambito della campagna di Libia (1913-1921) la 104ª Squadriglia dotata di Farman 14 del Corpo Aeronautico dal maggio 1917 ha una Sezione al campo volo di Tobruk (aeroporto di Tobruk). Nel dicembre 1918 è inquadrata come squadriglia Mista Farman di Bengasi con una sezione a Tobruk rimanendo anche nel dopoguerra per il presidio e la riconquista della colonia. Nel 1934 fu unita alla Tripolitania e al Fezzan per formare la nuova colonia italiana chiamata Libia.
All'inizio della seconda guerra mondiale, Tobruch fu teatro di importanti battaglie tra il 1940 e il 1942. Fu anche il luogo dove perì Italo Balbo (28 giugno 1940), quando il bombardiere S.M. 79 da lui pilotato fu colpito dal fuoco amico della contraerea; con Italo Balbo morirono il pilota Frailich e Nello Quilici, direttore del Corriere Padano.
Dopo il ripiegamento invernale, le forze dell'Asse conquistarono Tobruch il 21 giugno del 1942, recuperando anche rifornimenti e scorte tenute dai precedenti occupanti all'interno della città. In seguito alla seconda battaglia di El Alamein e alla ritirata delle truppe dell'Asse, Tobruch fu definitivamente riconquistata dagli Alleati l'11 novembre 1942.
^Storiografia e fonti occidentali sulla Libia, 1510-1911, a cura di Salvatore Bono,"Quaderni dell'Istituto italiano di cultura di Tripoli", Roma, L'Erma di Bretschneider, 1982, p. 90
^"Tobruk e regioni finitime", in "Bollettino della Società africana d'Italia", anno XVII, 1898, pp. 16-19 e 45-49.