La compagnie a été fondée le 2 décembre 1905 par Samuel Eyde, en exploitant une nouvelle technologie pour produire des engrais artificiels en fixant l'azote à partir de l'air. La technologie avait été développée par le scientifique norvégien Kristian Birkeland. Sa première centrale à énergie hydraulique a été construite à Notodden suivis par celle de Rjukan et Tinn.
Les activités de Norsk Hydro ont été placées dans une nouvelle entité séparée sous le nom de Yara International, le 26 mars 2004. Toutes les actions de Yara International ont été distribuées à ses actionnaires, Norsk Hydro n'a donc plus aucune implication dans Yara International.
En 1999, Norsk Hydro acquiert une autre firme norvégienne pétro-gazière, Saga Petroleum, au détriment d'Elf Aquitaine qui en possédait une partie et, en 2002, elle acquiert le principal producteur allemand d'aluminium, VAW, de E.ON AG, la même année elle avait aussi fait l'acquisition du groupe Technal.
Le rachat de la division Pétrole du groupe par Statoil est annoncé en décembre 2006, donnant naissance à StatoilHydro. Hydro devient alors spécialisé dans l'aluminium et les métaux légers.
En juillet 2006, la société aurait voulu se départir de sa filiale Hydro Magnesium, car devenue moins rentable, mais a refusé de vendre ses installations de Bécancour, Canada, la plus grande usine de production de magnésium primaire au monde. Cette usine a fermé ces portes en 2008.
En 2009, Norsk Hydro a deux activités principales, aluminium et énergie. Le groupe est le troisième plus grand groupe d'aluminium au monde.