Costruttore di strumenti scientifici, apprezzato soprattutto per la realizzazione di telescopi,fu prima apprendista di suo padre e dal 1770 di suo fratello maggiore, John, specialista nella divisione in gradi e nell'incisione di strumenti di altri costruttori.
Nel 1778 ideò un nuovo metodo di graduazione degli archi. A differenza dei sistemi meccanici di Ramsden, il metodo di Troughton si basava su un complesso sistema di controlli incrociati e osservazioni microscopiche che riducevano l'errore umano e meccanico a livelli quasi nulli, un'innovazione che la Royal Society definì "il più grande miglioramento mai ottenuto".
Nel 1782 acquistarono l'antica e rinomata officina di Benjamin Cole, The Sign of the orrery in Fleet Street a Londra.
Dopo la morte del fratello nel 1788, continuò l'attività da solo. Dal suo laboratorio uscirono strumenti iconici: il sestante a colonna, incredibilmente stabile per la navigazione, i barometri per l'uso marino e montano, e i teodoliti per l'American Coast Survey nel 1815. Fu anche un pioniere del dettaglio: a lui si deve l'intuizione di sostituire i grossolani fili metallici o i capelli nei micrometri con la tela di ragno, che offriva linee di fede infinitamente più sottili e precise per le misurazioni stellari.
Nel 1809, l'importanza dei suoi studi sulla divisione degli strumenti gli valse la Medaglia Copley della Royal Society, la massima onorificenza scientifica dell'epoca. Membro fondatore della Royal Astronomical Society, nel 1826 si associò con William Simms. Nonostante il suo ritiro nel 1831, il marchio Troughton & Simms continuò a dominare il mercato globale per un secolo, evolvendosi dal 1922 nella celebre Cooke, Troughton and Simms Ltd.