Douglas Engelbart kehitti konseptejaan Yhdysvaltain ilmavoimien tukemana vuosina 1959-1960 ja julkaisi kehyksensä vuonna 1962.Omituinen lyhenne NLS (OLS:n sijasta) oli seurausta järjestelmän kehityksestä. Hänen ensimmäiset tietokoneensa eivät kyenneet tukemaan kuin yhtä käyttäjää kerrallaan. 1963 ensimmäinen oli CDC 160A, jossa oli hyvin vähän omaa ohjelmointitehoa.
Välivaiheen toimenpiteenä ryhmä kehitti järjestelmän, jossa off-line-käyttäjät – eli kaikki, jotka eivät istuneet yhden käytettävissä olleen päätelaitteen ääressä – pystyivät silti muokkaamaan asiakirjojaan näppäilemällä Flexowriter-kirjoittimella paperinauhan päälle merkkijonon komentoja. Kun nauha oli valmis, offline-käyttäjä syötti tietokoneeseen paperinauhan, jolle viimeinen asiakirjaluonnos oli tallennettu, ja sen jälkeen uudet komennot, ja tietokone tulosti uuden paperinauhan, joka sisälsi asiakirjan uusimman version. Ilman vuorovaikutteista visualisointia tämä saattoi olla hankalaa, koska käyttäjän oli mentaalisesti simuloitava komentojensa kumulatiiviset vaikutukset asiakirjan tekstiin. Toisaalta se sopi 1960-luvun toimiston työnkulkuun, sillä esimiehet antoivat merkityt tulosteet asiakirjoista sihteereille.
Suunnittelussa tuettiin edelleen tätä ”off-line”-työnkulkua sekä interaktiivista ”on-line”-mahdollisuutta muokata samoja asiakirjoja. Jotta vältyttäisiin kahdelta samalla kirjaimella alkavalta lyhenteeltä, Off-Line Text System -järjestelmästä käytettiin lyhennettä FLTS ja On-Line Text System -järjestelmästä lyhennettä NLTS. Kun järjestelmä kehittyi tukemaan muutakin kuin pelkkää tekstiä, T-kirjain jätettiin pois, ja vuorovaikutteinen versio tunnettiin nimellä NLS.
Robert Taylor, jolla oli psykologitausta, antoi tukea NASA:lta. Kun Taylor siirtyi Yhdysvaltain puolustusministeriön Advanced Research Projects Agencyn Information Processing Techniques Office -yksikköön, hän pystyi antamaan projektille vielä enemmän rahoitusta. 1965 NLS:n kehitys siirtyi CDC 3100 -tietokoneelle. 1966 Jeff Rulifson liittyi SRI:hen ja hänestä tuli NLS:n johtava ohjelmoija, kunnes hän lähti vuonna 1973.
NLS:n kehitys siirtyi 1968 Scientific Data Systems SDS 940 -tietokoneelle, jossa oli käytössä Berkeleyn Timesharing System -järjestelmä, ja siinä oli noin 96 megatavun tallennuslevy. Se pystyi tukemaan jopa 16 työasemaa, jotka koostuivat rasterikuvausnäytöstä, kolmipainikkeisesta hiirestä ja sointunäppäimistöksi kutsutusta laitteesta. Kirjoitettu teksti lähetettiin näppäimistöltä erityiseen alijärjestelmään, joka välitti tiedot väylää pitkin yhdelle kahdesta näytönohjaimesta ja näyttögeneraattorista. Syötetty teksti lähetettiin sitten 127 mm:n (5 tuuman) katodisädeputkeen (CRT), joka oli suljettu erityisellä suojuksella, ja päällekkäinen videokuva vastaanotettiin ammattikäyttöön tarkoitetulla mustavalko-tv-kameralla. TV-kameran tiedot lähetettiin sitten suljetun piirikameran ohjaus- ja kytkentäpaneeliin, ja lopuksi ne näytettiin kunkin työaseman videomonitorissa.
Engelbart esitteli NLS:ää 9. joulukuuta 1968 suurelle yleisölle tuon vuoden syksyn yhteisessä tietokonekonferenssissa (Fall Joint Computer Conference, SJC) San Franciscossa. Tätä on sittemmin kutsuttu ”kaikkien demojen äidiksi”, sillä siinä ei ainoastaan esitelty NLS:n uraauurtavia ominaisuuksia, vaan myös koottiin yhteen joitakin huomattavia huipputason videotekniikoita. Engelbartin lavalla oleva päätelaitteen näppäimistö ja hiiri oli yhdistetty kotitekoisen modeemin avulla 2400 baudin nopeudella kiinteän linjan kautta ARC:n SDS 940 -tietokoneeseen Menlo Parkissa, 48 kilometriä San Franciscosta kaakkoon, ja kaksi mikroaaltolinkkiä kuljetti videokuvaa Menlo Parkista takaisin massiiviseen Eidophor-videoprojektoriin, jonka NASA:n Ames-tutkimuskeskus oli lainannut. Yleisö pystyi seuraamaan Engelbartin toimia näytöltään 22 jalkaa (6,7 m) korkealla kuvaruudulla, jossa oli videoinserttejä, seuraamaan, miten hän käytti hiirtä, ja seuraamaan, kun hänen Menlo Parkissa sijaitsevan tiiminsä jäsenet liittyivät esitykseen.
Yhden NLS:n vallankumouksellisimmista ominaisuuksista, lehden, kehitti australialainen tietotekniikan insinööri David A. Evans vuonna 1970 osana väitöskirjaansa. Journal oli alkeellinen hypertekstipohjainen groupware-ohjelma, jota voidaan pitää kaikkien nykyaikaisten palvelinohjelmistojen, jotka tukevat yhteistoiminnallista dokumenttien luomista (kuten wikit), edeltäjänä (ellei suorana esi-isänä). ARC:n jäsenet käyttivät sitä keskustellakseen, väitelläkseen ja tarkentaakseen käsitteitä samalla tavalla kuin wikejä käytetään nykyään. journalia käytettiin Network Information Centerin ja varhaisten verkkosähköpostiarkistojen asiakirjojen tallentamiseen. suurin osa Journalin asiakirjoista on säilynyt paperimuodossa, ja niitä säilytetään Stanfordin yliopiston arkistoissa; ne ovat arvokas dokumentti ARC-yhteisön kehityksestä vuodesta 1970 siihen asti, kun kaupallistaminen alkoi vuonna 1976. Lisäjoukko Journal-asiakirjoja on Computer History Museumissa, samoin kuin laaja kokoelma ARC:n varmuuskopiointinauhoja 1970-luvun alusta alkaen sekä osa 1960-luvun nauhoista SDS 940:stä.
NLS toteutettiin useilla domain-spesifisillä kielillä, jotka toteutettiin Tree Meta-kääntäjä-kääntäjällä. Lopullinen toteutuskieli oli nimeltään L10.
Vuonna 1970 NLS siirrettiin PDP-10-tietokoneelle (BBN:n muokkaamana TENEX-käyttöjärjestelmää varten). Vuoden 1971 puoliväliin mennessä NLS:n TENEX-toteutus otettiin käyttöön uutena Network Information Center -tietokeskuksena, mutta tämäkin tietokone pystyi käsittelemään vain pientä määrää samanaikaisia käyttäjiä. Pääsy oli mahdollista joko räätälöidyiltä näyttötyöasemilta tai yksinkertaisilta kirjoituskoneen kaltaisilta päätelaitteilta, jotka olivat tuohon aikaan edullisempia ja yleisempiä.
Vuoteen 1974 mennessä verkko- ja tietotekniikkakeskus (NIC) oli eriytetty erilliseksi hankkeeksi omalle tietokoneelleen.