Han ble etter cand.real. 1873, ansatt ved værvarslingstjenesten i Meteorologisk institutt der han ble soussjef 1900, og fra 1913 til sin død i 1915, direktør. Han etterfulgte da Henrik Mohn som hadde vært direktør siden 1866. Steen var i 1882 leder for observatoriet i Bossekop, som var Norge sitt bidrag til det første polaråret. Etter at professor Fridtjof Nansen kom tilbake fra Fram-ekspedisjonen analyserte Steen de innsamlede magnetdata. Da Roald Amundsen reiste med Gjøa 1903–1906 ordnet Steen med magnetisk utstyr. Steen døde i 1915 og ble etterfulgt av Theodor Hesselberg.