Николай Николаевич Трофимов родился 21 января 1920 года в семье рабочего, в Севастополе (тогда РСФСР). В театре с 1934 года, сыграв невольника в спектакле «Хижина дяди Тома» в Севастопольском ТЮЗе.
Вскоре переехал в Ленинград, в 1941 году окончил Ленинградский театральный институт (ныне Российский государственный институт сценических искусств), класс Б. В. Зона.
В годы войны служил в военно-морском флоте, был солистом Центрального ансамбля песни и пляски ВМФ СССР, пел в «Ансамбле пяти морей» И. О. Дунаевского.
В 1946 году Николай Акимов пригласил его в Театр Комедии в Ленинграде. В 1964 году по приглашению Георгия Товстоногова перешёл в Большой драматический театр им. М. Горького (БДТ), в котором служил до конца жизни. На сцене БДТ сыграл более 40 ролей, в том числе Чебутыкина в «Трёх сёстрах», Лебедева в «Идиоте», Акопа в «Хануме», Перчихина в горьковских «Мещанах», Майора в спектакле по пьесе И. Эркеня «Тоот, другие и Майор». Одной из самых значительных его театральных ролей стал мистер Пиквик в «Пиквикском клубе».
В кино был очень востребован, но играл в основном небольшие роли, но в их числе были и такие запоминающиеся как капитан Тушин в «Войне и мире» С. Бондарчука, полковник милиции в «Бриллиантовой руке» Л. Гайдая, Толстый Волк в «Про Красную Шапочку» Нечаева. Наиболее значительные роли — Расплюев в фильме «Весёлые расплюевские дни», главная роль в экранизации водевиля Д. Т. Ленского «Лев Гурыч Синичкин», колхозник Иван Африканыч в фильме «Африканыч»,
Обладатель множества званий и наград (включая Медаль «За оборону Ленинграда»,1944)
Скончался 7 ноября 2005 года в Петербурге, похоронен на Литераторских мостках Волковского кладбища.