تأسس مخيم نور شمس عام 1952 من قِبل وكالة الأمم المتحدة لغوث وتشغيل اللاجئين الفلسطينيين (الأونروا)، بهدف إيواء لاجئين فلسطينيين هجّروا من مناطقهم خلال عام 1948.
أنشئ المخيم على مساحة 226 دونمًا، ثم توسعت لتصل إلى 230 دونمًا، على أرض تم استئجارها من الحكومة الأردنية. يقع المخيم شرق مدينة طولكرم، على الطريق الواصل بين نابلس وطولكرم، ويبعد عن مركز المدينة نحو 3 كيلومترات.

قبل إنشاء المخيم، أقام اللاجئون في خيام قرب وادي جنين، إلى أن تعرضت المنطقة لعاصفة ثلجية عام 1950، أدت إلى تدمير تلك الخيام. انتقل بعدها السكان إلى مناطق مختلفة قرب وادي الشاعر، وبعضهم أقام في مبانٍ كانت تابعة للسجن البريطاني القديم في منطقة نور شمس.

في عام 1956، بدأت الأونروا ببناء مساكن دائمة من الإسمنت بدلًا من الخيام، ووفرت عددًا من الخدمات الأساسية مثل التعليم والرعاية الصحية، وإن كانت محدودة.

سُمّي المخيم نسبة إلى معتقل نور شمس، الذي استخدمه البريطانيون منذ عام 1919 لاحتجاز معتقلين.
ويُعتقد أن الاسم "نور شمس" مرتبط بطبيعة الموقع المكشوف لأشعة الشمس خلال النهار.

ينتمي معظم سكان المخيم إلى قرى فلسطينية تقع في منطقة حيفا، منها: الكفرين، قنير، صبارين، أم الزينات، اجزم، عين غزال، عرعرة، الغبية، أم الشوف، اللجون، الشقيرات، أم الفحم

وبحسب تقديرات الجهاز المركزي للإحصاء الفلسطيني، بلغ عدد سكان مخيم نور شمس نحو 7083 لاجئًا في منتصف عام 2023