I 1980 ble Torleiv Høien dr. philos. ved Universitetet i Bergen på en avhandling om dysleksi. I 1983 vart han fil.dr. ved Linköpings Universitet på en avhandling om ekkoisk persistens og auditiv persepsjon.

Høien har vært grunnskolelærer og skolepsykolog. Han har undervist og forsket ved Lærerhøyskolen i Stavanger, Høyskolen i Stavanger og Universitetet i Stavanger og han spilte en avgjørende rolle ved etableringen av 2. avdeling og hovedfag i spesialpedagogikk ved Lærerhøyskole i Stavanger.

I 1989 tok Høien initiativet til etableringen av Senter for leseforsking ved Høgskolen i Stavanger og han var i ti år senterets leder. Høien etablerte Stiftelsens Dysleksiforsking og han var stiftelsens direktør i 15 år. Høien har deltatt i en rekke forskningsprosjekter og har forfattet mange vitenskapelige artikler og bøker om lesevansker og dysleksi. Han har vært veileder for flere doktorander. Høien var professor II i psykologi ved Universitetet i Bergen.

Han er medlem av Det Kongelige Norske Videnskabers Selskab. Kongen utnevnte i 9. mai 2007 Høien til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden for hans "innsats innenfor fagområdet dysleksi".