Norheim valgte å signere for i 2020 etter å ha avslått tilbud fra TILs rival og FC København. Han ble raskt integrert i førstelaget, og debuterte samme år mot Sandnes Ulf i ligaen. Dermed ble han tidenes yngste TIL-spiller i en alder av 15 år og 217 dager. I mai 2022 scoret han sitt første seniormål som en del av en hat-trick i 8–0 seieren mot Ishavsbyen i NM-cupen.