נולד בשנת 1897 בשיקגו שבארצות הברית למשפחת מהגרים ציונית מרוסיה.
בשנת 1913 נשלח על ידי משפחתו לארץ ישראל והחל ללמוד בגימנסיה הרצליה.
עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה, שב לובין לארצות הברית והחל ללמוד בבית הספר שבמכון לאמנות בשיקגו.
בשנת 1917 התנדב לגדודים העבריים. במסגרת זו שב לארץ ישראל ובתום המלחמה חזר להשלים את לימודיו בשיקגו. באותה עת נחשף לראשונה לציור הקוביסטי. לאחר סיום לימודיו יצא לובין לסיור באירופה, שם למד פיסול באקדמיה לאמנות גרנד שומייר בפריז.
בשנת 1923 עלה לובין לארץ ישראל בשנית. עם הגיעו, השתלב בקרב קהילת האמנים המודרניים והציג בתערוכות של "אגודת אמנים עברית" במגדל דוד (1924, 1926) ו"בתערוכת אמנים מודרניים" בצריף האוהל (1926-1928).
בשנת 1936 עבר להתגורר בתל בנימין (כיום רמת גן) וניתן לראות רבים מציורי הנוף שיצר ברמת גן ובגבעתיים
בשנת 1947 נערכה תערוכת יחיד ראשונה מעבודותיו במוזאון תל אביב. כמו כן הציג במסגרת הביתן הישראלי בביאנלה של ונציה (בשנים 1948, 1950, 1960).
בשנות ה- 50 היה לובין מראשוני האמנים בקריית האמנים בצפת.
בשנת 1969 נערכה תערוכה רטרוספקטיבית מיצירותיו בבית צבי ברמת גן.
בדומה לאמנים מודרניים אחרים, הרבה לובין לתאר את נופי הארץ, אולם יצירתו של לובין משנות העשרים עושה שימוש בהשפעות של קוביזם ובייחוד הפוריזם, מבית מדרשו של לה קורבוזיה, שביקש לתאר את הצורות בטבע באופן מובהק, ולא ביחס לאופן המקרי של הראייה.
אריה לובין נפטר בשנת 1980 בהיותו בן 82.
יצירותיו נמצאות במוזאונים ובאוספים רבים וחשובים בארץ ובעולם.