Nasceu na Rússia a 1941
em Penza Oblast, viu-se obrigado a mudar para Maryina Roshcha, nos subúrbios de Moscovo em 1943, devido à II Guerra Mundial.
Estudou na escola de Artes de Moscovo onde concluiu o curso de animação com a duração de dois anos. Findo o curso de animação, começa a trabalhar no estúdio de animação Soyuzmultfilm em 1961, começando aí a participar na realização de animações. Desde então, Norstein
mostrou bastante interesse na animação produzida no estúdio, mostrando uma especial fascinação pelos trabalhos e pela forma de escrita de Sergei Eisenstein, que o inspirou em toda a sua carreira. Foi no estúdio que conheceu a sua esposa Francesca Yarbusova, que participou com ele em diversos filmes.
Juntamente com a sua esposa e com outro colaborador, o seu habitual operador de câmera Alexander Zhokovsky, inventaram a forma de animar sobre camadas de vidro.
Antes de realizar o seu primeiro filme, participou em cerca de 50 filmes, e só em 1967 realiza “The First Day”, um filme que nos mostra outra das suas paixões, a pintura.
O seu segundo filme “Heron and Crane” surge apenas em 1974, baseado num conto infantil russo. Inicialmente, este filme foi banido pela censura, mas depois de Fedor Khitruk, um animador veterano, ter movido algumas influências, conseguindo pôr o filme em exibição. Em 1975, “Hedgehog in the Fog” deveria de ser apresentado, mas nessa data Norstein apenas tinha concluído cerca de vinte por cento do filme, ainda assim, mostrou o que tinha feito aos membros do partido comunista, que ficaram extremamente impressionados com o que viram, motivando-o para a conclusão do filme.
“Tale of Tales” (1979), foi o filme seguinte na carreira de Yuri Norstein, e com um amplo consenso considerado a sua obra-prima. Mas mais uma vez, a censura comunista não gostou e tentou boicotar o filme, pois não gostaram do título original “There Will Come a Little Grey Wolf”, obrigando Norstein a escolher outro título.
Em 1984, “Tale of Tales” foi considerado o melhor filme de animação de todos os tempos por um grupo de conceituados animadores de todo o mundo.
Em 1995, Norstein ganha o Russian Independent Triumph Award, que premeia o que de melhor se faz na arte e literatura Russa.