В партийной организации парохода "Томск" весной 1931 г. Трофимова переводят из кандидатов в члены большевистской партии. На пароходе "Красный партизан", совершающем рейсы в Приморье, машиниста Трофимова избирают парторгом. В составе делегации дальневосточных моряков он едет на Всесоюзный съезд профсоюзов в Москву.
В 1932 г. в его жизни произошло событие, которое определило дальнейший путь Дмитрия Григорьевича. Пароход "Сучан" шел с грузами в Арктику — к устью реки Колымы. Старший кочегар Трофимов возглавлял на судне партийную организацию. Его первый арктический рейс выдался очень тяжелым: на обратном пути льды преградили дорогу каравану кораблей, и они остались на зимовку у побережья Северного Ледовитого океана, в Чаунской губе.
По инициативе Трофимова во время зимовки для моряков каравана организовали курсы механиков. В полярную ночь на кораблях активно велись занятия. Несколько сучанцев, а в числе их и Дмитрий Григорьевич приобрели новую, более высокую квалификацию. Трофимов — матрос, кочегар, машинист — стал механиком.
Однако в знаменитый сквозной рейс ледореза "Литке" по Северному морскому пути в 1934 г. Трофимов пошел не механиком, а старшиной кочегаров; командование корабля правильно учло, что это назначение Трофимова обеспечит отличную работу всего котельного отделения. Так оно и произошло: кочегарская вахта Трофимова была передовой на корабле, по ней равнялись все остальные.
Литкенцы полюбили жизнерадостного, трудолюбивого и общительного кочегарского старшину, инициатора рационализаторского движения на корабле, руководителя занятий в кружках по изучению истории партии — большевика Трофимова. В замечательном рейсе "Литке" Дмитрий Григорьевич, как и раньше на других судах, возглавлял партийную организацию. К нему партийные и беспартийные моряки ледореза шли за советом и помощью. Для всех товарищей Трофимов, занятый большой производственной и партийной работой, находил время, чтобы побеседовать по душам…
Трофимов был одним из тех, кто обеспечил успех славного рейса "Литке"; впервые в истории арктического мореплавания корабль прошел Северным морским путем с востока на запад за одну навигацию. Правительство, отмечая передовых моряков ледореза, наградило их орденами Союза ССР. Дмитрий Григорьевич, награжденный орденом Трудового Красного знамени, заявил:
— Всю свою жизнь я буду ценить это высокое доверие. Остаюсь работать в Арктике!
С дипломом механика морских кораблей Трофимов идет на ледоколе "Ермак" в Гренландское море — к папанинцам. Пример отважной четверки вдохновляет его на подвиги трудового героизма. Во всех операциях "Ермака" четвертый механик ледокола показывает образцы самоотверженного труда. А осенью 1938 г. с пятью товарищами ермаковцами Дмитрий Григорьевич переходит на дрейфующий "Седов" и принимает на свое попечение машинно-котельное хозяйство корабля.