Nordenstreng suoritti Pietarin sota-akatemian 1848–1850, yleisesikuntaan hänet kommennettiin 1852 ja vanhempi adjutantti 4. jalkaväkiarmeijakunnan esikuntaan hänestä tuli myöhemmin samana vuonna. Alikapteeniksi 1854 ylennetty Nordenstreng osallistui Krimin sotaan, jossa hän haavoittui vakavasti. Vuonna 1855 hänet siirrettiin 22. jalkaväkidivisioonan majoitusmestariksi Suomeen. Hänet ylennettiin kapteeniksi 1858, everstiluutnantiksi 1861 ja everstiksi 1864, jolloin hän toimi Suomen sotilaspiirin viraston Suomen sotaväen jaoston päällikön apulaisena. Hämeen läänin vt. kuvernööriksi Nordenstreng nimitettiin 1870 ja vakinaistettiin virkaan kenraalimajurina 1872. Mikkelin läänin kuvernöörinä vuodesta 1876 oltuaan hän sai vuonna 1883 eron sotapalveluksesta kenraaliluutnanttina.