Douglas Engelbart utvecklade sina koncept medan han fick stöd av det amerikanska flygvapnet 1959-1960 och publicerade ett ramverk 1962.Den märkliga akronymen NLS (i stället för OLS) var en artefakt av systemets utveckling. Hans första datorer kunde inte stödja mer än en användare åt gången. 1963 kom CDC 160A först, som hade mycket liten egen programmeringsförmåga.
Som en nödlösning utvecklade teamet ett system där off-line-användare – det vill säga alla som inte satt vid den enda terminalen som fanns tillgänglig – fortfarande kunde redigera sina dokument genom att stansa in en rad kommandon på ett pappersband med en Flexowriter. När bandet var färdigt skulle en off-line-användare föra in det pappersband på vilket det senaste utkastet till dokument hade lagrats till datorn, följt av de nya kommandon som skulle tillämpas, och sedan skulle datorn skriva ut ett nytt pappersband med den senaste versionen av dokumentet. Utan interaktiv visualisering kunde detta vara besvärligt, eftersom användaren var tvungen att mentalt simulera de kumulativa effekterna av sina kommandon på dokumenttexten. Å andra sidan stämde det överens med arbetsflödet på 1960-talskontoret, eftersom cheferna gav markerade utskrifter av dokument till sekreterare.
Designen fortsatte att stödja detta ”off-line” arbetsflöde, liksom en interaktiv ”on-line” möjlighet att redigera samma dokument. För att undvika två akronymer som börjar på samma bokstav förkortades Off-Line Text System till FLTS, medan On-Line Text System förkortades till NLTS. När systemet utvecklades till att stödja mer än bara text, togs ”T” bort och den interaktiva versionen blev känd som NLS.
Robert Taylor, som hade en bakgrund inom psykologi, tillhandahöll stöd från NASA. När Taylor flyttade till Information Processing Techniques Office of the US Defense Department’s Advanced Research Projects Agency kunde han ge ännu mer finansiering till projektet. 1965 flyttades NLS-utvecklingen till en CDC 3100. Jeff Rulifson kom till SRI 1966 och blev huvudprogrammerare för NLS tills han slutade 1973.
NLS-utvecklingen flyttades 1968 till en Scientific Data Systems SDS 940-dator som körde Berkeley Timesharing System. 1968 hade den en lagringsdisk på cirka 96 MB. Den kunde stödja upp till 16 arbetsstationer, som bestod av en rasterscan-skärm, en mus med tre knappar och en anordning som kallas chord keyset. Inmatningen av skriven text skickades från tangentbordet till ett särskilt delsystem som vidarebefordrade informationen längs en buss till en av två bildskärmskontroller och bildskärmsgeneratorer. Den inmatade texten skickades sedan till ett 5-tums (127 mm) katodstrålerör (CRT), som var omslutet av ett särskilt lock, och en överlagrad videobild togs sedan emot av en svartvit TV-kamera av professionell kvalitet. TV-kamerans information sändes sedan till den slutna kamerans kontroll- och kopplingspanel och visades slutligen på varje arbetsstations videomonitor.
NLS demonstrerades av Engelbart den 9 december 1968 för en stor publik vid det årets höstkonferens för datorer (Fall Joint Computer Conference) i San Francisco. Detta har sedan dess kallats ”The Mother of All Demos”, eftersom det inte bara demonstrerade de banbrytande funktionerna i NLS, utan också innebar att man samlade ihop några anmärkningsvärda state-of-the-art videotekniker. Engelbarts terminaltangentbord och mus på scenen kopplades via ett hemmagjort modem med 2400 baud till en hyrd linje som anslöt till ARC:s SDS 940-dator i Menlo Park, 48 kilometer sydost om San Francisco, och två mikrovågslänkar överförde video från Menlo Park tillbaka till en massiv Eidophor-videoprojektor som lånats ut av NASA:s Ames Research Center. På en 6,7 meter hög skärm med videoinsatser kunde publiken följa Engelbarts handlingar på skärmen, observera hur han använde musen och se hur medlemmar av hans team i Menlo Park deltog i presentationen.
En av NLS mest revolutionerande funktioner, journalen, utvecklades 1970 av den australiensiske datoringenjören David A. Evans som en del av hans doktorsavhandling. Journal var ett primitivt hypertextbaserat groupware-program, som kan ses som en föregångare (om inte den direkta förfadern) till all samtida serverprogramvara som stöder skapande av dokument i samarbete (som wikis). Det användes av ARC-medlemmar för att diskutera, debattera och förfina koncept på samma sätt som wikis används idag. journalen användes för att lagra dokument för Network Information Center och tidiga nätverkets e-postarkiv. de flesta Journal-dokumenten har bevarats i pappersform och förvaras i Stanford Universitys arkiv. de är en värdefull dokumentation av utvecklingen av ARC-communityt från 1970 fram till dess att kommersialiseringen började 1976. Ytterligare en uppsättning Journal-dokument finns på Computer History Museum, tillsammans med en stor samling ARC-backupband som börjar i början av 1970-talet, samt några av banden från 1960-talet från SDS 940.
NLS genomfördes med hjälp av flera domänspecifika språk som implementerades med Tree Meta compiler-compilatorn. Det slutliga implementeringsspråket kallades L10.
Under 1970 anpassades NLS till PDP-10-datorn (modifierad av BBN för att köra operativsystemet TENEX). I mitten av 1971 togs TENEX-implementeringen av NLS i bruk som det nya Network Information Center, men även denna dator kunde bara hantera ett litet antal samtidiga användare. Tillgång var möjlig från antingen specialbyggda bildskärmsarbetsstationer eller enkla skrivmaskinsliknande terminaler, som var billigare och vanligare på den tiden. 1974 hade NIC knoppats av till ett separat projekt på en egen dator.