Si laureò in architettura al Politecnico di Zurigo nel 1949, dove ebbe come professore Sigfried Giedion. Tornato in Norvegia, nel 1950, assieme a Arne Korsmo, Sverre Fehn, Peter Andreas Munch Mellbye, Geir Grung, Odd Østbye, Håkon Mjelva e Robert Esdaile e all'architetto danese Jørn Utzon, fondò il gruppo PAGON (Gruppo degli Architetti Progressisti di Oslo Norvegia) che era il ramo norvegese dei CIAM (Congressi Internazionali di Architettura Moderna). Durante gli anni '50 con alcuni membri di questo gruppo ideò numerosi progetti per Oslo e Bergen, sebbene questi non furono mai realizzati.
Cominciò la sua carriera accademica come assistente di Arne Korsmo al Collegio di Arti Applicate di Oslo, poi dal 1963 al 1994 fu professore alla scuola di architettura di Oslo.
Ha costruito pochissimi edifici, ma come teorico dell'architettura ha avuto un'influenza notevole. I suoi libri sono stati tradotti in numerose lingue e Norberg-Schulz fu invitato come professore a contratto in prestigiose università degli Stati Uniti.
Louis Kahn, idea e immagine, Officina ed., Roma 1980
L'abitare. L'insediamento, lo spazio urbano, la casa, Electa, Milano 1984
Il mondo dell'architettura. Saggi scelti, Electa, Milano 1986
"Architettura: presenza, linguaggio e luogo", Skira, Milano 1996
Il significato nell'architettura occidentale, Electa, Milano 2003
Con Henrik O. Andersson, Lisbet Balslev Jørgensen, Simo Paavilainen, Classicismo Nordico. Architettura nei paesi scandinavi 1910-1930, Electa, Milano 1988
Con Gennaro Postiglione, Sverre Fehn. Opera completa, Electa, Milano 1997
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