Az nCounter elemzőrendszer alapját képező eredeti szabadalmat a The Institute for Systems Biology találta fel és licencelte. Az üzleti tervet Amber Ratcliffe és Aaron Coe írta, és több üzleti tervversenyen nyert magvető finanszírozást. A NanoString kivált a Rendszerbiológiai Intézetből, és 2003-ban Krassen Dimitrov, Amber Ratcliffe és Dwayne Dunaway önálló vállalatként alapította meg.

2004-ben a NanoString első jelentős finanszírozását egy 4,3 millió dolláros A sorozatú finanszírozás keretében szerezte. Azóta több további finanszírozási kört is bevontak, hogy a molekuláris diagnosztika fejlesztése terén terjeszkedjenek. 2011-re a NanoString Technologies közel 70 millió dollárt gyűjtött be a D-sorozattal.

2009-ben Perry Fell, aki 2004 óta volt vezérigazgató, hirtelen és hivatalos magyarázat nélkül távozott a cégtől. A vállalat 2009 és 2010 között Wayne Burns megbízott vezérigazgatóval működött. 2010-ben Brad Gray-t, a Genzyme korábbi vezetőjét vették fel elnök-vezérigazgatónak.

2010 júniusában a vállalat még nem volt nyereséges. Egy interjúban Gray felvetette, hogy a NanoString klinikai diagnosztikai fejlesztésekbe fog kezdeni. 2012 júliusától a NanoString több, tőzsdei társasági tapasztalattal rendelkező vezető munkatárs felvételével kezdte jelezni a részvénytársasággá válás felé való elmozdulást. A NanoString 2012 szeptemberében megkapta a CE-jelölést a Prosigna mellrák prognosztikai génszignációs teszt (PAM50-alapú mellrák teszt) értékesítésére Izraelben és az EU-ban, 2013 szeptemberében pedig a NanoString megkapta az FDA 510(k) engedélyét a Prosignára.

2013-ban a vállalat IPO-ja 54 millió dollárt hozott, amelyet a NanoString értékesítési és marketingtevékenységének bővítésére fordítottak. Ennek eredményeként a NanoString bevétele a 2014-2015-ös pénzügyi évben 52%-kal nőtt.