20世紀70年代初期，詹姆斯·楚查德博士、比爾·諾林和傑夫·科多斯基三個年輕人在得克薩斯州大學奧斯汀分校的應用研究實驗室中工作。因為從事對美國海軍項目的研究，這些人使用了早期的計算機技術來收集和分析數據。當時數據收集方法的低效使他們十分沮喪，於是他們決定創造壹種新產品，來使他們的任務變得輕松。 1976年，在詹姆斯·楚查德家的車庫裏，三個小夥子建立了壹家公司。
最初公司命名時曾有過“長角牛儀器”、“得克薩斯數據”等創意，但提交申請時均遭到拒絕，於是最終采用了如今的名稱：“國家儀器”。
公司成立後，從Interfirst銀行貸款壹萬美元並購置了壹臺PDP-11小型計算機。設置和建造GPIB接口是公司接手的第壹個項目，第壹個成功的訂單則是向位於聖安東尼奧的凱利空軍基地推銷而得的。由於三人受聘於學校，所以在1977年他們雇傭了第壹位全職人員來負責訂單、賬單與客戶服務。隨著公司交易額的擴大，1978年，他們搬到了壹個56平方米的辦公室內。
1980年，三人從學校辭去工作全職投入公司的發展，公司也搬到了壹個擁有500平方米的辦公室內。為了幫助創收，公司接手了許多特別項目，包括油泵信用卡系統和美國海軍聲納測試所需的波形發生器。到1981年，該公司已達成100萬美元的銷售大關，因此他們1982年遷移到擁有1000平方米的壹間更大的辦公室。
1986年，LabVIEW這壹基於蘋果機環境下的著名圖形開發系統推出。這款軟件使工程師和科學家們可以生動的采用“電線”等圖形進行編程，而非像之前壹樣基於代碼來輸入文字。通過人們更直觀的使用和框架結構的減少，生產力得以大大提高，這使得LabVIEW壹經發布便大受歡迎。次年，基於DOS環境的LabVIEW新版本LabWindows發布。伴隨著這如今已成為旗艦產品的面市，NI提出了“軟件就是儀器”的口號，開辟了虛擬儀器這壹全新的概念。
此時的美國國家儀器公司已經擁有了100名員工，為了提高員工的工作積極性，員工的每壹份成就都會得到贊譽。在1987年，公司決定直接銷售產品而非繼續通過代理，於是在日本東京開設了第壹家國際分公司。
1990年公司挪到了奧斯汀湖畔的壹棟建築裏，並於1991年將其購置。因緊鄰當地壹座橋，又稱為“矽丘橋點”（"Silicon Hills = Bridge Point."）。1991年，公司通過LabVIEW獲得了第壹份專利。其後，他們相繼發明了SCXI，LabWindows/CVI等，並開設了NI園區。
2002年，公司在匈牙利第二大城市德布勒森開設第壹家海外工廠。