Lie was van bescheiden afkomst en was al jong actief in de arbeidersbeweging. Hij was actief in het verzet en werkte voor de Noorse regering in ballingschap tijdens de Tweede Wereldoorlog. Na de oorlog werd Lie verkozen tot secretaris, de op een na hoogste functie van de Arbeiderspartij van Noorwegen. De partij kende onder zijn leiding haar grootste bloei uit de geschiedenis. Lie wordt samen met Einar Gerharden algemeen beschouwd als de architect van de Noorse welvaartsstaat. Hij kreeg echter ook kritiek voor het toezicht dat hij organiseerde op de Noorse oppositie, meer bepaald op de communisten. Een regeringscommissie veroordeelde later deze praktijken als onwettig.
