Dmitrij Trenin ist seit der Gründung des Carnegie Moscow Center dort tätig. Er ist Direktor, Vorsitzender des Forschungsrats und des Programms für Außen- und Sicherheitspolitik. Im Jahr 1993 schied er aus der russischen Armee aus. Von 1993 bis 1997 war Trenin als Senior Research Fellow am Institute of Europe in Moskau tätig. Im Jahr 1993 war er Senior Research Fellow am NATO Defense College in Rom. Von 1972 bis 1993 diente er in den sowjetischen und russischen Streitkräften, wo er u.a. als Verbindungsoffizier in der Abteilung für Außenbeziehungen der Gruppe der sowjetischen Streitkräfte (stationiert in Potsdam) und von 1985 bis 1991 als Mitarbeiter der Delegation bei den amerikanisch-sowjetischen Atomwaffengesprächen in Genf tätig war. Außerdem unterrichtete er von 1986 bis 1993 an der Abteilung für Kriegsstudien des Militärinstituts.