I Wien sade den amerikanske utrikesministern John Kerry att världsmakterna skulle stödja Libyen genom att söka befrielse från FN:s vapenembargo.
Han sade att IS var ett "nytt hot" mot Libyen och att det var "imperativt" att det stoppades.
Förra månaden varnade den libyska regeringen för att IS skulle kunna gripa större delen av landet om det inte stoppades snart.
Efter att ha fört samtal med internationella partner sade Kerry: " GNA [Government of National Accord] är den enda enhet som kan ena landet. Det är det enda sättet att se till att viktiga institutioner... faller under representativ och erkänd auktoritet.
"Det är det enda sättet att skapa den sammanhållning som krävs för att besegra Daesh [IS]."
Det begärda "undantaget" från vapenembargot för Libyen måste godkännas av FN:s sanktionskommitté innan det träder i kraft.
Men den libyska regeringens formella begäran om detta signalerar att de har fått försäkringar om att det snart kommer att godkännas.
Libyen är fortfarande ett land där flera förvaltningar fortfarande bråkar om vem som är ansvarig.  Beväpnade grupper i västra Libyen, som är kända för sina skiftande lojaliteter, stöder bara löst den nya regeringen, och det finns ingen tydlig befälsordning.
Det finns en risk för att framtida vapentransporter antingen hamnar i fel händer eller förvärrar den civila konflikten där mellan rivaliserande miliser.
Kerry sade att stöd till beväpning av regeringen var en del av ett åtgärdspaket som man enades om vid mötet, bland annat att påskynda icke-militärt bistånd till Libyen.
Han sade att GNA, förutom att motverka IS, bör ta full kontroll över de libyska ministerierna, med stöd av det internationella samfundet.
I ett gemensamt uttalande från de länder som deltog uppmärksammades Libyens roll som en viktig transitpunkt för migranter som försöker nå Europa.
"Vi ser fram emot att samarbeta med GNA och grannländerna för att ta itu med det hot som finns i hela Medelhavsområdet och vid dess landgränser av kriminella organisationer som är engagerade i alla former av smuggling och människohandel, även i människor", sade man.
"Vi är redo att svara på den libyska regeringens krav på utbildning och utrustning av presidentgardet och granskade styrkor från hela Libyen."
Men premiärministern i Libyens enhetsregering, Fayez Sarraj, varnade för stora utmaningar som låg framför oss och sade att det skulle krävas ytterligare hjälp utifrån för att ta sig an IS.
"Vi uppmanar det internationella samfundet att hjälpa oss", sade han.
"Vi talar inte om internationell intervention, vi talar om internationell hjälp med utbildning, utrustning av våra trupper och utbildning av våra ungdomar."
Det nordafrikanska landet har varit i kaos sedan Nato-stödda styrkor störtade länge härskare överste Muammar Gaddafi i oktober 2011.
Fram till nyligen hade den två rivaliserande regeringar som tävlade om makten, och det finns fortfarande hundratals miliser, vissa allierade med IS.
Västerländska nationer hoppas att enhetsregeringen kommer att ta på sig IS, som har fotfäste i Sirte - hemstaden Khadaffi.
Den militanta gruppen har inlett en rad självmordsbombningar och attacker mot oljeanläggningar i landet.
USA och andra världsmakter har sagt att de är redo att beväpna Libyens FN-stödda enhetsregering för att hjälpa den att bekämpa den självutnämnda islamiska statsgruppen (IS).