Opracował specjalną technikę, nadającą jego animacjom pozory trójwymiarowości: przy użyciu wielu szklanych tafli ułożonych jedna nad drugą (co 25–30 cm) i przemieszczanych względem siebie w poziomie i względem kamery – w pionie.
Zdobył wiele nagród w kraju i za granicą. Największą sławę uzyskał jego film Jeżyk we mgle z 1975, uznany w 2003 za najlepszy film animowany wszech czasów. W 1989 wspólnie ze scenarzystą Siergiejem Kozłowem wydał tę opowieść w formie książki z własnymi ilustracjami.
W tym właśnie czasie został wyrzucony z pracy w Sojuzmultfilmie za zbyt powolną pracę przy dziele swojego życia, adaptacji Szynela Nikołaja Gogola. Przez dwa lata pracy nad filmem ukończył dziesięć minut filmu.
Odrzuca użycie techniki komputerowej w swoich animacjach. Przez wiele lat pracował w trzyosobowym zespole z żoną, Franczeską Jarbusową, i kamerzystą Aleksandrem Żukowskim. W kwietniu 1993 Norsztejn i trzech innych twórców animacji (Fiodor Chitruk, Andriej Chrżanowski i Eduard Nazarow) założył Szkołę i Studio Animacji (SHAR Studio).