La patente original que es la base del sistema de análisis nCounter fue inventada y licenciada por el Instituto de Biología de Sistemas. El plan de negocio fue redactado por Amber Ratcliffe y Aaron Coe y obtuvo financiación inicial en varios concursos de planes de negocio. NanoString se separó del Instituto de Biología de Sistemas y se fundó como empresa independiente en 2003 por Krassen Dimitrov, Amber Ratcliffe y Dwayne Dunaway.

En 2004, NanoString obtuvo su primera financiación importante en una serie A de 4,3 millones de dólares. Desde entonces, han obtenido varias rondas de financiación más para expandirse en el desarrollo de diagnósticos moleculares. En 2011, NanoString Technologies había recaudado casi 70 millones de dólares con su serie D.

En 2009, Perry Fell, que había sido director general desde 2004, dejó la empresa de forma abrupta y sin ninguna explicación oficial. Entre 2009 y 2010, la empresa funcionó con un consejero delegado en funciones, Wayne Burns. Brad Gray, antiguo ejecutivo de Genzyme, fue contratado como presidente y consejero delegado en 2010.

En junio de 2010, la empresa aún no era rentable. En una entrevista, Gray sugirió que NanoString comenzaría a desarrollar diagnósticos clínicos. A partir de julio de 2012, NanoString comenzó a indicar un movimiento para convertirse en una empresa pública mediante la contratación de varios altos cargos con experiencia en empresas públicas. NanoString recibió una designación de marca CE para vender el ensayo de firma genética de pronóstico de cáncer de mama Prosigna (prueba de cáncer de mama basada en PAM50) en Israel y la UE en septiembre de 2012, y en septiembre de 2013, NanoString recibió la autorización 510(k) de la FDA para Prosigna.

En 2013, la oferta pública inicial de la empresa recaudó 54 millones de dólares que se utilizaron para ampliar los esfuerzos de ventas y marketing de NanoString. Como resultado, los ingresos de NanoString han aumentado un 52% en el ejercicio 2014-2015.