Det ursprungliga patentet som ligger till grund för Ncounter-analyssystemet uppfanns och licensierades från Institutet för SystemBiologi. Affärsplanen skrevs av Amber Ratcliffe och Aaron Coe och vann fröfinansiering i flera affärsplantävlingar. NanoString spunnits ur Institutet för systembiologi och grundades som ett separat företag i 2003 av Krassen Dimitrov, Amber Ratcliffe och Dwayne Dunaway.
i 2004 höjde NanoString sin första signifikanta finansiering i en $4.3 m-Serie A-finansiering. De har sedan höjt flera fler finansieringsrundor för att expandera till utvecklingen av molekylär diagnostik. Från och med 2011 hade NanoString Technologies höjt nästan $70M med deras Serie D.
i 2009 föll Perry som hade varit VD sedan 2004, lämnade företaget plötsligt och utan officiell förklaring. Mellan 2009 och 2010 drivs företaget med en tillförordnad VD, Wayne Burns. Brad Gray, en före detta Genzyme-chef, anställdes som VD och koncernchef 2010.
från och med juni 2010 var företaget ännu inte lönsamt. I en intervju föreslog Gray att NanoString skulle börja utveckla klinisk diagnostik. Från och med juli 2012 började NanoString indikera ett drag mot att bli ett offentligt företag genom att anställa flera högre anställda med offentlig företagserfarenhet. NanoString fick en CE-märkning beteckning för att sälja Prosigna bröstcancer prognostic gene signature assay (PAM50-baserat bröstcancertest) i Israel och EU i September 2012, och i September 2013 fick NanoString FDA 510(k) clearance för Prosigna.
i 2013, företagets börsintroduktion höjde $54 miljoner som användes för att expandera NanoString försäljning och marknadsföring. Som resultat har nanostringintäkterna ökat med 52% under räkenskapsåret 2014-2015.