Художник родился в Туле. Его профессиональная учеба началась в Пензенском художественном училище, позднее преобразованном в отделение ВХУТЕМАСа. В 1918 двадцать пять произведений Трошина впервые экспонировались на Выставке картин, скульптуры и художественной индустрии в Рязани (среди участников были Бакшеев, Герасимов, Васнецов, Пастернак и другие мэтры).
Художественное образование Трошин продолжил в Москве: в столичный ВХУТЕМАС, в мастерскую Ильи Машкова он приехал вслед за женой, художницей Ольгой Дейнеко. Правда, в 1920 из-за голода и пошатнувшегося здоровья он оставил учебу и перебрался в Рязань: преподавал в рабочей изостудии, оформлял местные спектакли. Ольга поначалу продолжала посещать занятия, но вскоре также покинула мастерскую Машкова: ее отца по работе командировали на Украину. Через два года Ольга и Николай вновь встретились в Москве. Трошин стал делать плакаты для предприятия «Трансреклама», совместно с женой оформил серию детских книг - «Как хлопок ситцем стал», «Хлебозавод №3», «От каучука до галоши» и другие. Его привлекла фотография, он много писал для журнала «Советское фото», даже выпустил книгу «Основы композиции в фотографии» (1929).
С 1930 и до начала Отечественной войны, Трошин оформил более 40 номеров журнала «СССР на стройке»; в 1937 издание было удостоено Гран-при на Всемирной выставке в Париже. Работа сводила Трошина со многими замечательными людьми; одним из друзей семьи художника был Эль (Лазарь) Лисицкий. Впоследствии, уже в годы войны, Трошин всячески поддерживал некогда знаменитого создателя проунов. Когда всеми позабытый Лисицкий умер от туберкулеза, Николай Трошин оказался единственным, кто помог организовать похороны. Вдове Лисицкого он помогал вплоть до 1944 - тогда ее вместе с сыном выслали из Москвы.
В 30-е Трошин был автором проектов и оформления художественных выставок «Пятилетку в четыре года», «Победы первой пятилетки», Отдела печати в советском павильоне парижской выставки, Рязанского зала на ВСХВ... Он участвовал в тематическом оформлении центральных площадей столицы: «Блюминг», «Метро», «МТС», «Волга-канал» и «Беломорканал». В 1936 состоялась первая персональная выставка Трошина. В 1937 вместе с Д. Моором и С. Сенькиным оформил Манежную площадь на тему «Изобилие». В 1940 работал для издательства «Искусство» над альбомом «Красная Армия».
Во время войны Трошин делал оборонные плакаты; в 1942 принял участие в выставке «Московские художники в дни войны». Через год после ее окончания состоялась совместная экспозиция Трошина и Дейнеко, в ней были представлены акварели и рисунки обоих авторов. Еще через год Трошин был приглашен для оформления советских выставок за границей: «Возрождение Донбасса», «32-я годовщина СССР» и других. Давний интерес к фотографии сказался вновь: художник получил патент на изобретение способа химической раскраски фотографий. Во второй половине 50-х Трошин оформил отделы выставок «Электроника и связь» на ВДНХ, «Москва социалистическая» в Музее истории и реконструкции Москвы, «Высшее образование в СССР» в Нью-Йорке... С 1960 Николай Трошин оставил работу над большими проектами и сосредоточился на станковой живописи.
