det originale patent, der er grundlaget for Ncounter-analysesystemet, blev opfundet og licenseret fra Institute for Systems Biology. Forretningsplanen blev skrevet af Amber Ratcliffe og Aaron Coe og vandt frøfinansiering i flere forretningsplankonkurrencer. NanoString blev spundet ud af Institut for systembiologi og blev grundlagt som et separat selskab i 2003 af Krassen Dimitrov, Amber Ratcliffe.
i 2004 rejste NanoString sin første betydelige finansiering i en $4,3 M Serie A-finansiering. De har siden rejst flere finansieringsrunder for at udvide til udviklingen af molekylær diagnostik. Fra 2011 havde NanoString Technologies samlet næsten $70 millioner med deres serie D.
i 2009 faldt Perry, der havde været administrerende direktør siden 2004, forlod virksomheden brat og uden officiel forklaring. Mellem 2009 og 2010 opererede virksomheden med en fungerende administrerende direktør, Burns. Brad Gray, en tidligere direktør, blev ansat som præsident og administrerende direktør i 2010.
fra juni 2010 var virksomheden endnu ikke rentabel. I en samtale foreslog Gray, at NanoString ville begynde at udvikle klinisk diagnostik. Fra juli 2012 begyndte NanoString at indikere et skridt mod at blive et offentligt selskab ved at ansætte flere ledende medarbejdere med erfaring fra det offentlige selskab. NanoString modtog en CE – mærkebetegnelse til salg af prosigna-prognostisk gensignaturassay (PAM50-baseret brystkræfttest) i Israel og EU i September 2012, og i September 2013 modtog NanoString FDA 510(k) clearance for Prosigna.
i 2013 rejste virksomhedens børsnotering 54 millioner dollars, der blev brugt til at udvide NanoString Salgs-og marketingindsats. Som følge heraf er NanoString-omsætningen steget med 52% i regnskabsåret 2014-2015.