Норртелье основан как город в 1622 году: корона связала новые городские права с оружейным факторием, который должен был обеспечивать производство для государства. Сохранившийся Gevärsfaktoriet напоминает об этой ранней роли; в XX веке в нём работал городской музей. В XIX столетии город приобрёл другую специализацию - морские купания и лечение: сюда на лето приезжали гости, а для их прогулок и отдыха устроили Societetsparken. В начале XX века промышленность получила новый импульс благодаря железной дороге, гавани и таким предприятиям, как Pythagoras. Железнодорожное сообщение затем прекратилось, но невысокий масштаб центра, река и несколько индустриальных зданий удержали исторический характер Норртелье. Послевоенное развитие добавило жилые районы и военную инфраструктуру, не превратив при этом старое ядро в большой городской центр. Сегодня история города читается не в одном монументе, а в связке фактория, фабрики, реки и бывшего курортного парка.