선화예술고등학교 미술과를 졸업한 뒤 이화여자대학교 조형예술대학 서양화 전공을 마치며 미술을 전공했다. 원래는 미술 교사를 꿈꿨지만 대학 재학 중 광고 모델로 활동하면서 연기에 관심을 갖게 되었고, 2022년 tvN 드라마 우리들의 블루스로 배우 데뷔했다. 데뷔작에서 신인답지 않은 자연스러운 연기를 선보이며 단숨에 대중의 주목을 받았다. 이후 영화 20세기 소녀, 드라마 일타 스캔들, 아무도 없는 숲속에서, 영화 청설 등에 출연하며 차세대 주연 배우로 빠르게 성장했다. 특히 일타 스캔들에서는 전도연의 딸 남해이 역을 맡아 섬세한 감정 연기와 안정적인 캐릭터 표현으로 큰 호평을 받았으며, 청순한 이미지와 탄탄한 연기력을 동시에 갖춘 신예 배우라는 평가를 받았다. 미술을 전공하며 길러온 뛰어난 관찰력과 표현력이 연기에도 자연스럽게 녹아든다는 평가를 받고 있으며, 또래 배우들 가운데 가장 성장 가능성이 높은 배우 중 한 명으로 손꼽힌다. 노윤서는 데뷔 이후 굵직한 작품에서 연이어 존재감을 드러내며 백상예술대상 TV부문 여자 신인연기상을 수상하는 등 연기력을 인정받았다. 화려한 스타성보다 작품마다 자연스럽고 현실감 있는 연기로 신뢰를 쌓아가고 있으며, 영화와 드라마를 넘나들며 대한민국을 대표할 차세대 배우로 기대를 모으고 있다. 2026년 폭설에서 Sun-woo 역을 맡았다. 2026년 동궁에서 생강 역을 맡았다. 2024년 청설에서 서여름 역을 맡았다.