Tröbsdorf, am westlichen Stadtrand zwischen der B7 nach Erfurt und der Bahnstrecke Erfurt-Weimar gelegen, wurde 874 erstmals als "Trebunestorph" genannt. Ein Ortsname mit slawischen Ursprung.

Die Kirche ist seit 1251 nachweisbar. Sie wurde im 18. Jahrhundert umgebaut.

Ende 19., Anfang des 20. Jahrhunderts setzte mit der Gründung der Dorfschmiede die allmähliche Erweiterung der kleinen Ortschaft ein. In den 1930er Jahren ergänzte eine genossenschaftliche Doppelhaussiedlung der Gagfah am südöstlichen Ortsrand das Kerndorf.

Seit 1962 verbindet die Stadtbuslinie Tröbsdorf mit Weimar.

Bereits vor 1989 sah die damalige Gemeindeverwaltung eine Ausdehnung der gewerblichen Ansiedlung vor. Von 1992 bis 1993 erfolgte die Erschließung und Vermarktung des Gewerbegebietes "Über der Nonnenwiese".

Neue Wohngebiete, vornehmlich mit Eigenheimen, entstanden und die Einwohnerzahl wuchs.

Durch die Gebietsreform 1994 wurde Tröbsdorf ein Ortsteil von Weimar.