Troelsen begynte å spille håndball i Skjern, men skiftet tidlig til Viborg HK, hvor hun debuterte i Håndboldligaen i 2003. Men med dette lagets mange stjernespillere var det imidlertid vanskelig for henne å få tilstrekkelig med spilletid, selv om hun allerede i sin første sesong snuste på internasjonal håndball via klubbens kamper i EHF Cupen. Da SK Aarhus rustet opp laget i 2007 valgte Trine Troelsen å skifte til denne klubben, og her fikk hun sitt store gjennombrudd. Hun ble snart en av de bærende spillerne på laget. Med SK Aarhus' skrantende økonomi valgte hun dog å skifte til FC Midtjylland ved årsskiftet 2009/10, selv om hun i FCM innledningsvis måtte spille som amatør, ettersom også denne klubben hadde økonomiske vanskeligheter og ikke hadde lov til å skrive kontrakter.