En el año 2000 comenzó su etapa más destacada en Universidad Católica, donde fue campeón de la Primera División de Chile en 2002, además de lograr un rendimiento individual que lo llevó a firmar por Quilmes de la Primera División Argentina.

Tras un paso por Cobreloa, en 2006 se retira en el Puerto Rico Islanders.

Debutó en el club boliviano The Strongest en 2014 como asistente técnico del entrenador argentino Néstor Craviotto.

Cuando The Strongest estuvo en Chile, varios dirigentes se pusieron en contacto con Norambuena con la intención de ficharlo como entrenador, recalando finalmente en Cobresal en 2015.

[1]​ Fue cesado en septiembre de ese mismo año, tras haber dirigido apenas 7 partidos, debido a su mala campaña, que incluyó una temprana eliminación de la Copa Chile.