Lia var forsker ved Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) fra 1996 til 2013. I 1999 ble han utnevnt som prosjektleder for FFIs første forskningsprosjekt på internasjonal terrorisme. Han ledet FFIs terrorismeforskning (TERRA-prosjektene) fra 1999 til 2011, md unntak av perioden perioden 2001–2002 da han var Visiting Fulbright Scholar ved Center for Middle Eastern Studies ved Harvard University i USA. I 2014 ble han ansatt som førsteamanuensis i Midtøstenstudier ved UiO og fra 2015 som professor.