1979年3月30日ニューヨーク生まれ、テキサス育ち。母親の膨大なレコード・コレクションを聴いて育つ。
5歳より教会の合唱団でヴォーカルを、7歳よりピアノを始める。ノース・テキサス大学でジャズ・ピアノを専攻。
しかし1999年、一ヶ月だけのつもりで訪れたニューヨークにそのまま在住し、大学にはもどらず音楽活動を始める。

まもなくジェシー・ハリス（「ドント・ノー・ホワイ」の作者）、リー・アレキサンダー(ベース)らと自己のグループを結成。
ブルーノート・レコード社長のブルース・ランドヴァルの目にとまり、2001年に同レーベルと契約。

2002年2月26日、巨匠アリフ・マーディンのプロデュースでデビュー・アルバム『ノラ・ジョーンズ』（原題: Come Away With Me）をリリース。

2003年1月25日付米ビルボード、アルバム・チャートでついに1位を獲得。初チャート・インより実に46週目にしての1位であり、以後3週連続で1位の座に。
2月、ブリット・アワードにて最優秀洋楽新人賞を受賞。第45回グラミー賞にてノミネートされていた主要4部門を含む8部門全てを受賞。2003年6月～8月に北米54ヶ所を周るコンサート・ツアーを敢行、各地でチケットは即日完売。訪れる先々でのファースト・アルバム『ノラ・ジョーンズ』のアルバム・チャートは1位となり、全世界で2000万枚を超えるセールスを記録。

2004年2月4日にセカンド・アルバム『フィールズ・ライク・ホーム』を日本先行リリース（アメリカ2月9日）。米ビルボード初登場1位(6週連続1位)他、全16カ国で1位を獲得し、全世界で1000万枚を超えるセールスを記録した。
2005年2月　第47回グラミー賞にて「ベスト女性ポップ・ヴォーカル・パフォーマンス」、「レコード・オブ・ザ・イヤー」、「ベスト・ポップ・コラボレーション・ウィズ・ヴォーカル」の3部門を受賞。
その後、オリジナル・アルバムを3枚、企画アルバムを2枚リリースした他、別バンド「リトル・ウィリーズ」、「プスンブーツ」のメンバーとしても活動中。
これまでに世界中で5000万枚以上のセールスを記録し、グラミー賞を11回受賞するなど、常に世界のトップアーティストとして存在感を放っている。