Původ státu sahá do dob anglické korunní kolonie, která byla založena v roce 1663 a pojmenována na počest anglického krále Karla I. Ta se roku 1729 rozdělila na severní a jižní část. V roce 1776 byla Severní Karolína jednou ze 13 kolonií, které vystoupily v americké deklaraci nezávislosti na britské koruně, a stala se tak jedním z původních třinácti zakládajících států USA. Jako dvanáctý stát v pořadí ratifikovala Ústavu Spojených států amerických, k čemuž došlo 21. listopadu 1789. Od roku 1792 je hlavním městem státu Raleigh, které obdrželo své jméno na počest objevitele pobřeží Severní Karolíny, sira Waltera Raleigha. Během americké občanské války v letech 1861–1865 byla Severní Karolína členem Konfederace. Za poválečné obnovy vstoupila roku 1868 znovu do Unie a změnila se z převážně zemědělské země, kterou byla až do první poloviny 20. století, v průmyslový stát. Po New Dealu v třicátých letech 20. století se Severní Karolína stala centrem amerického finančnictví. Mají zde sídlo společnosti zabývající se špičkovým vývojem a výzkumem v různých oborech průmyslu.