Trott, 23 år, följde efter den skotska Katie Archibald med nästan en sekund i mitten innan han korsade linjen 0.3seks framåt.
Andy Tennant, ridande för Sir Bradley Wiggins team, behöll sina mäns individuella jakttitel.
Matt Crampton och Katy Marchant vann flicktitlar i herrarnas keirin respektive kvinnors individuella sprint.
Dubbel världsmästare Sophie Thornhill, 19, lotsad av Helen Scott, behöll den blandade Para-cykling BVI stående starttid test.
Leeds sprinter Kadeena Cox, 23, vann Para-cykling C1-5 blandad tid rättegång.
Försvar mästare Archibald kvalificerade för kvinnors individuella jaktfinal över en sekund före Matrix Fitness ryttare Trott och letade efter seger efter en stark öppning halva till loppet, men Trott visade enorm uthållighet att vinna på en tid av tre minuter 32.759 sekunder, med Archibald korsar linjen i 3:33.065.
Trott sade till webbplatsen British Cycling: " Jag visste inte riktigt hur bra jag skulle gå. Jag var verkligen nöjd med min tid och att ta den nationella titeln.
"Jag gick bara platt ut så jag var verkligen glad att jag lyckades dra tillbaka det och i typisk Laura form, lämnar det till de sista två varven."
London ryttaren Germain Burton, 20, hade en liten ledning i mitten av männens händelse, men Tennant, 28, vände den runt för att leda med en sekund med 1 km kvar och drivs till seger klockan 4:23.583 med Burton slutar i 4:27.209.
Tennant sade: " Det är fantastiskt. Det var mer press i år som regerande mästare, tryck som jag skulle sätta på mig själv mer än något annat."
Marchant, 22, som avslutade Jess Varnishs tvååriga regeringstid som sprintmästare tidigare på dagen, drevs hårt av Becky James men vann de inledande två tävlingarna i de bästa av tre för att förtjäna den individuella sprinttiteln.
"Jag var verkligen nöjd med kvalificering och mina ben var på min sida och jag kände mig riktigt stark och jag kände att jag gjorde mig själv rättvisa", säger Marchant.
Welsh cyklist James, 23, som opererades för att avlägsna onormala celler efter en cervikal screening i maj 2014, gjorde bara hennes comeback i Revolution Series i Derby i augusti.
I det sista evenemanget på dag ett, Matt Crampton, 29, vann en spännande herrkeirin med Lewis Oliva som krävde silver och brons på väg till Thomas Rotherham. Trefaldig OS-mästare Jason Kenny fick nöja sig med fjärde.
"Jag har haft ett tufft år, ett tufft par år så det är verkligen trevligt att kliva upp idag och sätta lite glasyr på toppen av kakan", säger Crampton.
Tour de France vinnare och fyra gånger olympisk guldmedaljör Wiggins drog ut ur Championships på medicinsk rådgivning efter lidande med en förkylning efter den senaste Tour of Britannien.
Lördagens händelser inkluderar finalen av männens sprints och kilometer tid rättegång, och kvinnors keirin och repa ras.
Mästerskapet avslutas på söndag.
Dubbel olympisk mästare Laura Trott kämpade tillbaka för att vinna den individuella jakttiteln på dag en av British Track Championships i Manchester.