Впервые в звании стольника упоминается в декабре 1608 года, когда после боя на Ходынке «отъехал» в Тушинский лагерь. В правление Лжедмитрия II стал боярином. После смерти "тушинского вора" Трубецкой как представитель южнорусского дворянства вступает в переговоры с Ляпуновым по поводу организации Первого ополчения. После его раскола стал во главе подмосковных «таборов», которые в сентябре 1611 года присоединились к войскам Второго народного ополчения.
Вместе с Дмитрием Пожарским и Кузьмой Мининым содействовал освобождению от поляков столицы и на время после их изгнания и до избрания Михаила Фёдоровича был избран главным и единственным правителем государства. За свою деятельность получил титул «Спасителя отечества» и был одним из претендентов на царский престол на земском соборе 1613 года.
Царь Михаил Фёдорович «за многие службы и за радение, и за промысл, и за дородство, и за храбрство, и за правду, и за кровь» даровал Дмитрию Трубецкому в вотчину Вагу (современный Шенкурск). Позднее царь назначил Дмитрия Трубецкого наместником в Сибирь, где он скончался в 1625 году. Из Тобольска его тело было перевезено для погребения в Троице-Сергиеву лавру.
Дмитрий Трубецкой был женат на Марии Борисовне (ум. 6 августа 1617 года), ставшей при царе Михаиле верховной боярыней. Брак был бездетным.
