Lie ble i 1894 og fikk i 1899 Kronprinsens gullmedalje for den rettshistoriske avhandling «Om de kongelige lensmænds rettlige stilling i Norge i tidsrummet 1536-1660». Så ble han i 1897 sekretær i Justisdepartementet. Etter flere ganger å ha vært på reiser til utlandet med offentlig stipend, ble han fra 1907 ansatt som konsulent i folkerett ved Nobel-instituttet. I 1908 ble han universitetsstipendiat, i 1918 dosent og i 1919 professor i rettsvitenskap ved universitetet i Kristiania. Han var en av Norges sakkyndige utsendinger til Folkeforbundsrådets møter.