Закончив в 1853 Гельсингфорский университет, путешествовал с отцом по Уралу, изучая месторождения малахита, меди, железа в Нижнетагильских рудниках. В 1855 зачислен в Горный департамент Финляндии, тогда входившей в состав России, но вскоре был отрешен от этой должности за политические высказывания во время Крымской войны.
В 1857 университет присудил молодому ученому степень доктора за монографию о минералах Финляндии. В 1858 назначен директором Государственного естественно-исторического музея, на посту которого оставался всю жизнь. В 1861 участвовал в экспедиции О. Тореля. Важнейший ее результат — первая сравнительно точная опись крупных участков малоизвестных берегов о-ва Западный Шпицберген и первое научное исследование о-ва Северо-Восточная Земля и Семи островов. Во главе двух самостоятельных экспедиций к Шпицбергену (1864 и 1868) Норденшельд заснял ряд фьордов, в т.ч. Исфьорд и Бельсунн (полуостров между ними впоследствии был назван Землей Норденшельда). В экспедиции 1872—1873 он впервые пересек ледник о-ва Северо-Восточная Земля — второй по величине в Европе (после новоземельского). Изучение Шпицбергена позволило ему высказать предположение о наличии на архипелаге промышленных запасов каменного угля и опубликовать монографию по его геологии. В 1870 и 1883 руководил экспедицией в Гренландию, положившими начало исследованиям ее ледяного щита.
В 1875, увлекшись идеей М. Сидорова о плаваниях в устья сибирских рек, на зверобойной шхуне совершил морской поход к устью Енисея, собрал богатые коллекции. Из норвежского порта Тромсё на парусно-паровом судне с европейскими товарами (средства предоставили А. Сибиряков и О. Диксон) в 1878 выполнил второе плавание к устью Енисея, подтвердив возможность коммерческого использования Северного морского пути.
В 1878—1879 на деньги А. Сибирякова, М. Сидорова и шведского короля Оскара II впервые в истории арктического мореходства осуществил на пароходе «Вега» сквозное плавание Северным морским путем с одной зимовкой в Колючинской губе. Вынужденное десятимесячное бездействие использовал для санных маршрутов с целью изучения жизни чукчей. В Швецию, первым обогнув Евразию, Норденшельд прибыл в апреле 1880. За это выдающееся достижение Н. Норденшельд был избран чл.-корр. Петербургской АН и награжден Большой золотой (Константиновской) медалью РГО. Он стал мировой знаменитостью. В течение последующих семи лет обработал и опубликовал в пяти томах результаты научных исследований и наблюдений во время плавания на судне «Вега».
В 1883 предпринял неудачную попытку проникнуть в глубь Западной Гренландии, но вскоре вынужден был вернуться. Позднее занимался подготовкой и изданием атласа старинных карт Евразии, трудов по истории картографии. В последние годы жизни готовил экспедицию в Антарктику, возглавил шведскую комиссию по подготовке Русско-Шведской экспедиции на Шпицберген.
Норденшельд любил Сибирь, мечтал проехать по Сибирской железной дороге. В 1898 он подарил Томскому университету зоологическую коллекцию.
Именем Норденшельда названы архипелаг в Карском море, заливы у берегов Шпицбергена, Новой Земли и Земли Франца-Иосифа, мыс и ледник в Гренландии.
© 2020 Арктика