28 апреля 1740 года Н. Ю. Трубецкой был назначен генерал-прокурором Сената и оставался в этой должности в течение 20 лет. Он встал во главе прокуратуры не в самое лучшее для нее время, так как преемники Петра I значительно ослабили этот институт. Сам Трубецкой говорил, что «в Сенатской конторе и ее многих коллегиях и прочих судебных местах, и в губерниях прокуроров почти никого нет, а в некоторых, малых, хотя и есть, токмо люди уж зело престарелые и к тому неспособные». Преодолевая большие трудности, генерал-прокурор стал подбирать себе «добрых и надежных помощников». Только после восшествия на престол дочери Петра Великого Елизаветы Петровны Н. Ю. Трубецкой получил все прежние «прерогативы верховной власти», что позволило ему значительно возвыситься.
К этому времени был назначен ближайший помощник Трубецкого — обер-прокурор Сената И. О. Брылкин. Спустя несколько лет его сменил Н. Г. Жеребцов, а затем — А. И. Глебов.
Никита Юрьевич был довольно требовательным прокурором. Он искренне радел о государственных делах и при необходимости смело опротестовывал решения Сената. От подчиненных ему прокуроров он требовал, чтобы они с «наиприлежнейшим трудом крепкое и неослабное смотрение имели» за всеми делами, решения «чинили по указам» и «безволокитно», а на все нарушения и отступления от закона делали вначале устный, а если не «возымеет действие», то и письменный протест.
Прокуроры коллегий и губерний должны были регулярно представлять генерал-прокурору ведомости о всех решенных и нерешенных делах, а также о лицах, содержащихся под караулом. Особое внимание обращалось им на то, чтобы в тех или иных местах не скапливалось слишком большое количество «колодников». За это прокуроры несли персональную ответственность. Когда, например, оказалось, что в коммерц-коллегии, Сыскном приказе и Московской губернской канцелярии скопилось подозрительно много арестантов, то генерал-прокурор Трубецкой направил троим прокурорам этих учреждений строгое предписание.
В то же время Никита Юрьевич следил и за тем, чтобы не ущемлялись права подчиненных ему прокуроров. В таких случаях он всегда был принципиален.
Генерал-прокурор Н. Ю. Трубецкой вносил в Сенат предложения по самым разнообразным вопросам управления и хозяйства, проявляя себя человеком государственным, болеющим за дело.
Правительствующий Сенат в то время требовал особого надзора. Нередко там не только затягивали разные дела, но и не сохраняли даже государственные и военные тайны, что крайне волновало императрицу Елизавету Петровну. 27 октября 1744 года она направила именной указ Сенаторам, генерал- и обер-прокурорам «О хранении в тайне производящихся в Сенате дел». В нем отмечалось, что многие секреты «выходят наружу и вскоре дошли не токмо до наших подданных, кому ведать не надлежит, но и до чужестранных, при дворе нашем обретающихся министров». Императрица поручила провести тщательное следствие об утечке секретных материалов. В указе отмечалось: «Сенаторам же, всем и каждому, так же генералу и обер-прокурорам объявляем, чтоб впредь с чужестранными министрами… никакого приватного обхождения и партикулярных свиданий и разговоров наедине и на ухо шептанья… никто не чинил, и от того всяк себя воздерживал; о производящихся же в Сенате секретных делах не токмо с чужестранными и своими, кому о том ведать не надлежит, но и со своими домашними и самыми ближними по родству разговоров не иметь, и все секретное, всем и каждому особливо вверенное, по учиненной о том присяге, содержать в секрете».
По поручению императрицы Н. Ю. Трубецкой выступал иногда и в роли высшего судьи в государстве. Так, он председательствовал в комиссиях, судивших Б.-Х. Миниха, А. И. Остермана, М. Г. Головкина (1741 год), А. П. Бестужева-Рюмина (1756 год).
Трубецкой являлся одним из ближайших сановников Елизаветы Петровны. 14 марта 1756 года императрица назначила его конференц-министром. За время своей долгой службы он был осыпан многими милостями и наградами. В 1740 году ему пожалован орден Св. Александра Невского, а 25 апреля 1742 года — орден Св. Апостола Андрея Первозванного. 5 сентября 1756 года за выдающиеся заслуги императрица произвела его в генерал-фельдмаршалы.
В 1760 году Н. Ю. Трубецкой покинул высший прокурорский пост. Он стал президентом Военной коллегии. Спустя три года вышел в отставку с «полным пенсионом».
По мнению современников, Никита Юрьевич «видел падение многих своих милостивцев и благоприятелей, сам нередко участвовал в гибели их и, ловко соображаясь с переменой обстановки, всегда умел своевременно оставить ослабевшую и перейти на сторону усилившейся партии». Эти качества, считали они, помогали ему в течение восьми царствований удерживать за собой посты в ряду «наиболее значительных государственных лиц».
Читать дальше