โรงเรียนนวมินทราชูทิศ พายัพ จัดตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 1 สิงหาคม พ.ศ. 2529 โดยมีนายสมชาย นพเจริญกุล ผู้อำนวยการโรงเรียนยุพราชวิทยาลัยและผู้ตรวจราชการกรมสามัญศึกษา เขตการศึกษา 8 เป็นหัวหน้าคณะกรรมการกลุ่มโรงเรียนมัธยมศึกษาจังหวัดเชียงใหม่รับนโยบายจากกรมสามัญศึกษา ดร.เอกวิทย์ ณ ถลาง เป็นผู้ประสานงานการจัดตั้งโรงเรียนกับจังหวัดเชียงใหม่ เมื่อแรกตั้งโรงเรียนนั้นได้อาศัยสถานที่ของโรงเรียนวัฒโนทัยพายัพ และ วิทยาลัยพลศึกษาจังหวัดเชียงใหม่เป็นสถานที่เรียนของนักเรียน

นางดาวเรือง รัตนิน ผู้อำนวยการโรงเรียนวัฒโนทัยพายัพ รักษาการในตำแหน่งอาจารย์ใหญ่โรงเรียนนวมินทราชูทิศ พายัพ ในปี พ.ศ. 2529 กรมสามัญศึกษาได้รับความอนุเคราะห์จากกองทัพบกอนุมัติให้ใช้ที่ราชพัสดุในความครอบครองของกองทัพบก บริเวณถนนเชียงใหม่-ฝาง ระหว่างกิโลเมตรที่ 15 ตำบลดอนแก้ว อำเภอแม่ริม จังหวัดเชียงใหม่ มีเนื้อที่ 170 ไร่

ในปี พ.ศ. 2529 กระทรวงศึกษาธิการ ได้จัดสรรงบประมาณ ก่อสร้างอาคารเรียนแบบพิเศษพร้อมครุภัณฑ์หลังแรก นอกจากนี้โรงเรียนยังได้รับการสนับสนุนจากกองทัพภาคที่ 3 กรมพัฒนาที่ดิน สำนักงานพัฒนาที่ดิน เขต 6 (โครงการหลวง) กรป.กลาง หน่วยพัฒนาเคลื่อนที่ 32 ขนส่งจังหวัดเชียงใหม่ โรงเรียนยุพราชวิทยาลัยและโรงเรียนวัฒโนทัยพายัพ และผู้ปกครองนักเรียน

สำหรับตัวอาคารของโรงเรียนจะเป็นสถาปัตยกรรมผสมผสานระหว่างท้องถิ่นสมัยใหม่ซึ่งเป็นนโยบายรวมกันอยู่ว่าโรงเรียนนวมินทราชูทิศในแต่ละแห่งมีเอกลักษณ์การก่อสร้างไม่เหมือนกันเป็นการบ่งบอกถึงท้องถิ่นนั้นๆ ดังนั้นอาคารเรียนของแต่ละโรงเรียนจะเป็นตัวอาคารเชื่อมติดกันตามทฤษฎีใหม่ที่ว่า การแยกอาคารจะทำให้ไม่บรรลุตามวัตถุประสงค์ของการเรียนการสอนแต่จะเป็นอาคารสองชั้นสีขาว ประดับด้วยกาแลซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของชาวล้านนา นอกจากนั้นผนังห้องเรียนทุกห้องทำด้วยศิลาแลง นับเป็นสถาปัตยกรรมที่กลมกลืนกับแมกไม้และขุนเขาที่อยู่เบื้องหลังอาคารเรียน

เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน พ.ศ. 2529 สมเด็จพระสังฆราชเจ้า กรมหลวงวชิรญาณสังวร วัดบวรนิเวศวิหาร มีพระกรุณาธิคุณเสด็จเยี่ยมสถานที่ก่อสร้างโรงเรียนนวมินทราชูทิศ พายัพ ทรงอนุโมทนาในความขวนขวายให้ทุกฝ่ายจนทำให้ได้ที่ดินแปลงนี้มาจัดสร้างโรงเรียน ต่อมาในวันที่ 16 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2532 สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา สยามบรมราชกุมารี เสด็จเยี่ยมโรงเรียนเป็นการส่วนพระองค์ ทรงพระกรุณาพระราชทานคำแนะนำให้ใช้พื้นที่ดินให้เกิดประโยชน์สูงสุดในการจัดการเรียนการสอนให้มีประสิทธิภาพและตั้งใจปฏิบัติราชการให้โรงเรียนอย่างดีที่สุด ตลอดจนได้เยี่ยมชมการเรียนการสอน

ในครั้งที่ประเทศไทยได้รับเกียรติให้เป็นเจ้าภาพกีฬาซีเกมส์ 1995 ณ สนามกีฬาสมโภชเชียงใหม่ 700 ปี จังหวัดเชียงใหม่ โดยโรงเรียนนวมินทราชูทิศ พายัพ ได้มีส่วนร่วมมากมาย อาทิเช่น จัดขบวนแห่ตุง จัดขบวนฟ้อนพื้นเมือง รวมไปถึงการแสดงตีกลองสบัดชัยในพิธีเปิดการแข่งขัน

ปัจจุบันเปิดทำการเรียนการสอนในระดับชั้นมัธยมตอนต้นแบบทั่วไป และในระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนผลายในแผนการเรียน วิทย์-คณิต, อังกฤษ-คณิต, อังกฤษ-ฝรั่งเศส, อังกฤษ-เยอรมัน, อังกฤษ-ญี่ปุ่น และอังกฤษ-จีน