Вместе с женой Татьяной Копытцыной он ехал в семейном "Гранд-Чероки" по улице Клязьминская. Внезапно рядом с джипом остановилась легковушка, из которой выскочили два человека. Несколькими выстрелами в упор они расстреляли и самого Анатолия Трофимова, и его супругу, сели в свою машину и умчались с места происшествия. Бывший глава столичного ФСБ скончался на месте, его жену ранило в голову, но пуля прошла по касательной, поэтому она сумела выжить, ее доставили в больницу, где поместили в реанимацию.
На Клязьминскую улицу немедленно выехала оперативно-следственная бригада ГУВД, ФСБ и прокуратуры. В Северном округе столицы ввели план "Вулкан-5". По одной из версий, покушение на экс-главу столичного УФСБ связано с его коммерческой деятельностью. Прокуратура Москвы возбудила уголовное дело по статье 105 УК РФ ("Убийство").