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D'origine vaudoise, Gilbert Trolliet fait ses études à Genève, puis à Neuchâtel, où il obtient une licence ès lettres, et enfin à Paris, où il dirige la revue Raison d'être de 1929 à 1931.
De retour en Suisse, Gilbert Trolliet lance de nombreuses revues dont, dans les années 1930, la revue littéraire Présence, avec Jean Descoullayes, le futur conservateur du Musée cantonal des beaux-arts. Cette revue présente des auteurs romands comme Denis de Rougemont, Henri Roorda, Gustave Roud et, dans un autre genre, le critique Albert Béguin et le peintre Émile Chambon. Devant la crise qui secoue l'Europe, cette revue ne se veut pas seulement littéraire mais également politique. D'abord trimestrielle, Présence devient mensuelle, ce qui en provoque le déclin puis la fin. Son fondateur, qui participa aussi à la rédaction de Traits, essaiera sans succès de la relancer en 1946.
Celui que l'on définit souvent comme un impénitent mais malchanceux fondateur de revue, se consacre ensuite à une œuvre poétique d'une trentaine de recueils. Marqué par le surréalisme et l'existentialisme, Gilbert Trolliet s'interroge sur la destinée humaine avec un regard dans lequel le doute l'emporte sur l'espérance.
Il a été commenté par Bachelard, notamment dans la Poétique de l'espace.
Nombre de ses poèmes ont été mis en musique par son ami Pierre Wissmer (1915-1992).