Das ursprüngliche Patent, das die Grundlage für das nCounter-Analysesystem bildet, wurde vom Institut für Systembiologie erfunden und lizenziert. Der Businessplan wurde von Amber Ratcliffe und Aaron Coe geschrieben und gewann Seed-Finanzierung in mehreren Business-Plan-Wettbewerben. NanoString wurde aus dem Institut für Systembiologie ausgegliedert und 2003 von Krassen Dimitrov, Amber Ratcliffe und Dwayne Dunaway als eigenständiges Unternehmen gegründet.
Im Jahre 2004 hob NanoString seine erste bedeutende Finanzierung in einer $4.3M Reihe eine Finanzierung auf. Seitdem haben sie mehrere weitere Finanzierungsrunden aufgenommen, um in die Entwicklung der molekularen Diagnostik zu expandieren. Ab 2011 hatte NanoString Technologies mit seiner Serie D fast 70 Millionen US-Dollar gesammelt.
Im Jahr 2009 verließ Perry, der seit 2004 CEO war, das Unternehmen abrupt und ohne offizielle Erklärung. Zwischen 2009 und 2010 arbeitete das Unternehmen mit einem amtierenden CEO, Wayne Burns. Brad Gray, ein ehemaliger Genzyme-Manager, wurde 2010 als President und CEO eingestellt.
Im Juni 2010 war das Unternehmen noch nicht profitabel. In einem Interview schlug Grau vor, dass NanoString anfangen würde, klinische Diagnosen zu entwickeln. Ab Juli 2012 begann NanoString, eine Bewegung in Richtung zum Werden einer Aktiengesellschaft anzuzeigen, indem es einige leitende Angestellte mit Erfahrung der Aktiengesellschaft einstellte. NanoString erhielt im September 2012 eine CE-Kennzeichnung für den Verkauf des Prosigna Breast cancer prognostic Gene signature Assay (PAM50-basierter Brustkrebstest) in Israel und der EU, und im September 2013 erhielt NanoString die FDA 510 (k) -Zulassung für Prosigna.
Im Jahre 2013 hob der Börsengang der Firma $54 Million auf, die verwendet wurde, um NanoString-Verkäufe und Marketing-Bemühungen zu erweitern. Als Ergebnis hat NanoString Umsatz um 52% im Geschäftsjahr 2014-2015 erhöht.