Auf der 1,5 km langen Strecke vom Bahnhof (Gare CFF) nach Ouchy verkehrte am 02.10.1932 erstmals der Trolleybus. Dieser war erfolgreich, so fand die Umstellung von 16 km des Straßenbahnnetzes auf Trolleybus die Zustimmung des Stadtrats. In den Jahren 1938/9 wuchs entsprechend das Netz durch Bau der Abschnitte St. Francois - Ouchy (Teil der heutigen Linie 2) am 20.06.1938, der Linie 8 nach Port Pully am 20.09.1938, nach C.F. Ramuz am 17.10.1938 (Teil der heutigen Linie 4), Linie 1 nach Pontaise und Linie 2 von Maladière nach Bergiere am 13.04.1939 und der Linie 6 nach La Sallaz am 15.05.1939. Zeitgleich gingen 35 Trolleybusse mit einem Fassungsvermögen von 22 Sitz- und 31 Stehplätzen in Betrieb. Die 9,35 m langen Fahrzeuge standen noch bis 1976 in Dienst. Zwei der drei ersten Wagen wurden 1964 zu Dienstwagen genutzt, einer überlebte als Museumswagen, er ist heute einer der ältesten betriebsbereiten Trolleybusse der Welt!
Die Überlandstraßenbahn nach Montheron wurde am 09.04.1951 auf Trolleybusbetrieb umgestellt., ansonsten gab es in den 50er Jahren nur kleinere Linienverlängerungen. Am 17.01.1961 wurde die vorletzte Straßenbahnlinie 9 auf Trolleybus umgestellt, gefolgt von der Linie 7 am 07.01.1964, damit war das gesamte Netz auf Trolleybus umgestellt. 106 Trolleybusse und 28 Anhänger standen für die 10 Linien zur Verfügung, es waren sämtlich Zweiachswagen. Eine weitere Überlandlinie (21) ging am 01.06.1969 nach Charlet a Gobet in Betrieb, aufgrund Umsteigezwang in weiterführende Linien war diese Linie weniger erfolgreich, ab dem 03.06.1973 wurde die Linie 5 bis Epalinges verlängert, die einen großen Teil der Fahrleitung der Linie 21 nutzte. Eine Verlängerung nach Lutry erfuhr die Linie 9 am 01.06.1975. Nach Einführung einer Tarifgemeinschaft mit der elektrischen Zahnradbahn am 22.05.1977 wurde der Parallelverkehr der ersten Trolleybuslinie eingestellt, die Strecke wird heute noch von einem Teil der Linie 1 befahren. Am 02.06.1991 erhielt die Linie 2 eine Verlängerung nach Bourdonnette. Einen Tag später wurde Linie 15 nach Codraie umgestellt, die Endhaltestelle liegt wenige Meter unterhalb der neuen der Linie 2.

Die 18 im Jahre 1975 gelieferten Soloobusse im Rahmen einer Sammelbestellung von Trolleybusbetrieben der Schweiz ersetzten die ersten Altfahrzeuge, bis zu diesem Zeitpunkt kamen 54 Solotrolleybusse aus den Betrieben Genf und Zürich, die dort aufgrund der Umstellung auf Gelenktrolleybusse entbehrlich wurden, nach Lausanne. Der Wagenpark bestand Ende 1978 aus 112 Trolleybussen. 1982 bis 1989 folgen 72 neue Soloobusse. 28 Gelenkobusse der Firma Neoplan mit Radnaben-Motoren folgten ab 1999, sie ersetzten die 29 Solotrolleybusse von 1964/69
Leider wurde im Frühjahr 1998 beschlossen, den Trolleybusbetrieb auf der Überlandlinie 60 (ehemals 20), der seit 1993 wegen einer Baustelle ruhte, nicht wieder aufzunehmen. Eine geplante Wiederaufnahme des Trolleybusbetriebs zum 2.6.1996 scheiterte wegen Einsprüchen von Anliegern bei der Ergänzung der Fahrleitung.
Nach Einführung der Metro M2 wurde mit der Einführung des Liniennetzes réseau 08 die Trolleybuslinie 5 eingestellt, die Linie 6 nördlich verkürzt und über einen neuen Linienweg geführt und eine neue Tangential-Trolleybuslinie 25 eingeführt. Deren Verlängerung nach Renens ist in Bau, eine Eröffnung ist für August 2014 geplant. Die im Jahr 2001 beschafften 28 Neoplan-Gelenk-DUO-Busse wurden Mitte 2005 abgestellt und vom Hersteller zurückgenommen, als Ersatz wurden Dieselbusse geliefert. Neben 10 aus Genf geliehenen Gelenktrolleybussen des Baujahrs 1982 und zweitweise bis zu drei aus Montreux geliehene Niederflurtrolleybusse verkehrten die verbliebenen 72 Solotrolleybusse, überwiegend mit Anhängern bestückt. Es wurden zehn weitere Niederfluranhänger beschafft, damit waren von den 54 Anhängern 31 in Niederflur-Ausführung. Die hochflurigen Anhänger wurden bis 2013 ausgemustert, zu diesem Zeitpunkt standen noch 30 Solotrolleybusse mit 30 Anhänger im Linieneinsatz. Nach Verlängerung der Linie 17 verkehrte nur noch jeder zweite Kurs elektrisch als Anhängerzug, die übrigen fahren über Renens weiter nach Croix-Péage, diese Linie soll zur Straßenbahnlinie umgebaut werden.