Пробная поездка состоялась 6 ноября 1957 года, накануне празднования сорокалетия Октябрьской революции. На следующий день началось регулярное ежедневное движение по маршруту «Аэропорт — ул. Мостовая (автовокзал)». Первоначальное количество троллейбусов в городе составляло 10 единиц, а к 1958 году их количество возросло до 45.
В октябре 1961 года начинается эксплуатация троллейбусов модели ЗиУ-5 поступивших из г. Энгельс.
22 декабря 1962 года открывается Левобережное троллейбусное депо по ул. Сибиряков-Гвардейцев.
В 1972 году, на улицах города появляются 16 троллейбусов ЗиУ-9.
19 октября 1976 года открывается Заельцовское троллейбусное депо.
К концу 1977 года протяженность троллейбусных линий (177,1 км) стала больше чем трамвайных (174,62 км).
С 1984 года в Новосибирске началась успешная эксплуатация троллейбусных поездов из двух машин ЗиУ-682, работающих по системе Владимира Веклича.
28 декабря 1988 года открывается Ленинское троллейбусное депо.
Общее количество машин сохраняется приблизительно на постоянном уровне, ни один сибирский город не сохранил такого количества подвижного состава этого вида электротранспорта.
В 2004 году доля троллейбусного транспорта в городских перевозках составляла 24 %, уступая только автобусам. Среди муниципального транспорта троллейбус занимал лидирующую позицию с долей 30 %. В 2008 году доля троллейбуса в перевозках составила около 13 % (среди муниципального транспорта — 32 %, уступая только метрополитену), что объясняется главным образом ростом числа перевезённых частными автобусами пассажиров.
С 25 февраля 2015 года проезд в новосибирском троллейбусе составляет 18 руб., по единой транспортной карте — 17 руб., по картам школьника и студента — 9 руб.