In der Saison 2019/20 trat Lotte Lie erstmals für Belgien an. Zu Beginn der Saison wurde sie im IBU-Cup eingesetzt und erreichte dort neben mehreren Top 30-Platzierungen auch einen 6. Platz in der Single-Mixed-Staffel zusammen mit Tom Lahaye-Goffart. Im Januar 2020 debütierte Lie im Weltcup. Dabei belegte sie den 53. Platz beim Einzelrennen auf der Pokljuka. Sie wurde auch für die Single-Mixed-Staffel nominiert und wurde 18., wie schon im IBU-Cup lief sie dabei zusammen mit Tom Lahaye-Goffart. Lotte Lie nahm auch an den Biathlon-Weltmeisterschaften 2020 für Belgien teil, mit der Mixed-Staffel wurde sie 25. und zusammen mit Florent Claude 20. beim Single-Mixed-Staffel-Wettbewerb. Als 60. des Sprint qualifizierte sie sich gerade so für die Verfolgung, bei der sie dann aber überrundet wurde und daher das Rennen vorzeitig verlassen musste. Im Einzel schaffte sie als 45. ihr in dieser Saison bestes Ergebnis im Weltcup.