Troxler nacque a Beromünster, Svizzera e studiò a Jena e Gottinga. Praticò poi la medicina a Vienna, dove frequentò anche Ludwig van Beethoven. Coltivò i suoi interessi nella neurofisiologia, conducendo rigorosi esperimenti e scoprendo nel 1804 un fenomeno della percezione visiva, che è tuttora associato al suo nome (effetto Troxler) e che consiste nell'attenuazione della percezione periferica quando lo sguardo è mantenuto costantemente fisso su un punto.