Родился в Белоруссии в д. Хветковичи (ныне Брестской области Республики Беларусь). По окончании Казанского государственного университета (1933) работал в Башкирии (до 1950). Был главным геологом треста «Ишимбайнефть» и объединения «Башнефть».

А.А.Трофимук внес значительный вклад в научное обоснование и открытие Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, за что ему присвоено звание Героя Социалистического Труда (1944). За открытие большой девонской нефти (1946) и за разработку нового метода добычи нефти с помощью заводнения (1950) он был дважды удостоен Сталинской премии I степени. Успешно защитил кандидатскую и докторскую диссертации.

Работал главным геологом в Миннефтепроме и директором ВНИИНефть (1950-1957), способствовал развитию нефтепоисковых работ в Сибири.

А.А.Трофимук - один из организаторов Сибирского отделения АН СССР (1957), член-корреспондент (1953), действительный член (1958) АН СССР. Более 25 лет был первым заместителем председателя СО АН, членом Президиума АН СССР. Внес большой вклад в развитие Новосибирского научного центра и научных центров СО РАН в других регионах Сибири.

Организатор и директор (с 1957 по 1987) новосибирского Института геологии и геофизики СО АН СССР, который под его руководством вырос в один из крупнейших, авторитетнейших центров геологической науки; почетный директор (после 1987) Объединенного института геологии, геофизики и минералогии СО РАН. Советник Президиума РАН.

А.А.Трофимук - выдающийся геолог-нефтяник. Специалист в области происхождения нефти и газа, формирования их залежей, повышения эффективности поисков, нефте- и газодобычи. Он возглавил научное обоснование широкомасштабных нефтегазопоисковых работ в Сибири, привлекая к ним коллективы других институтов и производственные организации.

Активно участвовал в разработке теоретических проблем происхождения нефти и газа, диагностики нефтематеринских толщ, первичной миграции нефти (премия им. И.М.Губкина АН СССР, 1974). Разработал объемно-генетический метод оценки ресурсов нефти и газа, соавтор открытия нового восполняемого ресурса углеводородов - газов в гидратной форме, широко распространенных в зоне многолетнемерзлых пород и в прибрежной части морей и океанов. Обосновал стратегию рационального размещения баз нефте- и газодобычи в Сибири, стимулировал разработку прямых геофизических и геохимических методов поиска нефтяных и газовых месторождений.

Автор 1150 публикаций, первооткрыватель ряда нефтяных месторождений (Кинзебулатовское, Туймазинское и др.). Удостоен Государственной премии РФ за открытие докембрийской нефти в Восточной Сибири (1994).

Один из организаторов и руководитель региональной научно-технической программы «Сибирь». Возглавлял Научный совет СО АН СССР по проблемам Байкала и внес решающий вклад в охрану этого уникального озера. Депутат Верховного Совета РСФСР пяти созывов (1963-1975, 1980-1990), делегат трех съездов КПСС (ХХIV, XXVI, XXVII).

Награжден орденами Ленина (1944, 1948, 1967, 1975, 1981, 1986), Октябрьской Революции (1971), Трудового Красного Знамени (1959, 1961), «За заслуги перед Отечеством» IV степени (1998). (Принять последнюю награду от Президента Б.Н.Ельцина публично отказался в знак протеста против проводимых в стране реформ.) Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, заслуженный деятель науки Бурятской и Якутской АССР. Почетный гражданин города Новосибирска (1983).