В органах КГБ с 1962.
В 1966 окончил 1-й факультет Высшей школы КГБ имени Ф. Э. Дзержинского.
Служил следователем особого отдела Туркестанского военного округа, старшим следователем по особо важным делам в Среднеазиатском военном округе.
С 1971 на различных должностях в управлении КГБ по г. Москве и Московской области.
Как начальник следственного отдела Московского управления КГБ вёл уголовные дела многих правозащитников: академика Андрея Сахарова, Сергея Ковалева, священника Глеба Якунина, Натана Щаранского, Кронида Любарского, Александра Подрабинека, Алексея Смирнова, Юрия Орлова, Виктора Орехова, капитана КГБ, помогавшего диссидентам, и других.
Трофимов также расследовал громкие дела о коррупции и теневом бизнесе времен позднего СССР: «овощное дело», «хлопковое дело», «дело Елисеевского магазина», «дело фирмы „Океан“».
В январе 1992 начальник Управления по борьбе с контрабандой и коррупцией Министерства безопасности России.
В октябре 1993 участвовал в аресте вождей оппозиционного Верховного Совета: Александра Руцкого и Руслана Хасбулатова.
В мае 1994 был назначен в Академию ФСК на должность руководителем курсов повышения квалификации руководящего состава.
19 января 1995 указом Президента России Б. Н. Ельцина был назначен заместителем директора ФСК и одновременно начальником московского Управления ФСБ.
Курировал расследование дела о «коробке из-под ксерокса».
В феврале 1997 уволен, по мнению некоторых СМИ, в результате депутатского запроса Ю. Щекочихина
Неизвестный расстрелял Трофимова в 19:40 на улице Клязьминская в Москве, возле дома номер 11 в его автомобиле джип Grand Cherokee; ранения получила также его жена, сидевшая в автомобиле, которая позже скончалась.
В апреле 2006 британский депутат парламента ЕС Джерард Баттен (Gerard Batten) заявил в парламенте, что Трофимов говорил А. Литвиненко о присутствии и деятельности среди политиков Италии множества бывших агентов КГБ, в качестве одного из которых на тот момент действовал Романо Проди. Согласно газете EU Reporter, «ещё один бывший высокопоставленный офицер КГБ, действовавший в Лондоне, подтвердил рассказ».