פרופ' אריה לוין החל את דרכו המחקרית באוניברסיטה העברית בירושלים בה השלים את שלושת תאריו. עבודת הדוקטורט שלו עסקה בנושא ה"אמאלה בדיאלקטים הערביים", ואושרה בשנת 1971. עם השלמת הדוקטורט מונה לוין למרצה באוניברסיטה העברית, בה שימש כפרופסור מן המניין החל משנת 1994.

 במהלך השנים שימש לוין בתפקידים שונים באוניברסיטה העברית, בהם ראש המכון ללימודי אסיה ואפריקה (1992 - 1998) ויו"ר הוועדה ללימודים מתקדמים של הפקולטה למדעי הרוח (1999 - 2002). כמו כן, הישגיו במחקר ובהוראה זיכוהו בפרסים שונים, בהם פרס מיכאל מילקן (2001), וחתן פרס ישראל לבלשנות כללית לשנת תש"ע (2010).

כיום לוין הוא פרופסור אמריטוס בחוג לשפה וספרות ערבית באוניברסיטה העברית בירושלים והוא ממשיך ללמד בחוג.