Han tok den medisinske embetseksamen (cand.med.) i 1965 og den medisinske doktorgraden (dr.med.) i 1966. Lie ble utnevnt til professor i medisin (barnesykdommer) ved Universitetet i Oslo og bestyrer for Pediatrisk forskningsinstitutt i 1976. Han var klinikksjef ved Barneklinikken ved Rikshospitalet fra 1988 til gikk av for aldersgrensen i 2006. Han ble deretter rådgiver i Helsedirektoratet, der han ledet direktoratets utvalg for FNs tusenårsmål innen global helse. Senere ledet han etableringen av en profesjonsutdannelse for barne- og mødrehelse i India.