A NTS foi criada a partir de um Termo de Compromisso assinado com a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), no qual a Petrobras se comprometeu a reestruturar a Transportadora Associada de Gás (TAG) e suas subsidiárias integrais, de forma a criar uma transportadora de gás natural no sudeste do Brasil (NTS) e outra no Norte-Nordeste (NTN).

Em 04 de abril de 2017 a Petrobras finalizou a operação de venda de 90% das ações da companhia na NTS para o Nova Infraestrutura Fundo de Investimentos em Participações (FIP), gerido pela Brookfield Brasil Asset Management Investimentos Ltda., entidade afiliada à Brookfield Asset Management. Na mesma data, o FIP realizou a venda de parte de suas ações na NTS para a Itaúsa S.A. (Itaúsa).

Em 30 de abril de 2021, foi concluída a compra da totalidade das ações detidas pela Petrobras, correspondente a 10% do capital social da Companhia, pela Nova Infraestrutura Gasodutos Participações S.A. (NISA), sociedade que tinha como acionistas o FIP e a Itaúsa. A partir desta transação, a NISA passou a deter 10% de ações representativas do capital social da NTS em substituição à participação anteriormente detida pela Petrobras, que deixou de integrar o quadro de acionistas da Companhia.

Em 12 de abril de 2022, foi aprovada a incorporação da NISA pela NTS, sendo os atuais acionistas da Companhia o FIP e Itaúsa.