A patente original que é a base do Sistema de Análise nCounter foi inventada e licenciada pelo The Institute for Systems Biology. O plano de negócios foi escrito por Amber Ratcliffe e Aaron Coe e ganhou financiamento inicial em múltiplos concursos de planos de negócios. NanoString foi expulso do The Institute for Systems Biology e fundado como uma empresa separada em 2003 por Krassen Dimitrov, Amber Ratcliffe e Dwayne Dunaway.

Em 2004, NanoString levantou seu primeiro financiamento significativo em um financiamento da série A de $4,3M. Desde então, eles levantaram várias outras rodadas de financiamento para expandir para o desenvolvimento de diagnósticos moleculares. A partir de 2011, a NanoString Technologies levantou quase $70M com sua série D.

Em 2009, Perry Fell, que era CEO desde 2004, deixou a empresa abruptamente e sem nenhuma explicação oficial. Entre 2009 e 2010 a empresa operou com um CEO interino, Wayne Burns. Brad Gray, ex-executivo da Genzyme, foi contratado como presidente e CEO em 2010.

Em Junho de 2010, a empresa ainda não era rentável. Em uma entrevista, Gray sugeriu que a NanoString começaria a desenvolver diagnósticos clínicos. A partir de julho de 2012, a NanoString começou a indicar um movimento no sentido de se tornar uma empresa pública, contratando vários funcionários seniores com experiência em empresas públicas. A NanoString recebeu a marca CE para a venda do ensaio de assinatura do gene prognóstico do câncer de mama Prosigna (PAM50) em Israel e na UE em setembro de 2012, e em setembro de 2013, a NanoString recebeu a autorização da FDA 510(k) para a Prosigna.

Em 2013, a IPO da empresa levantou US$ 54 milhões que foram usados para expandir as vendas e os esforços de marketing da NanoString. Como resultado, a receita da NanoString aumentou em 52% no exercício financeiro de 2014-2015.