Считался самым сильным соперником Геннадия Игумнова на выборах губернатора области в декабре 2000 года, однако задолго до выборов заявил, что не будет в них участвовать, после чего Игумнов сообщил, что поддержит Трутнева на выборах мэра Перми. В октябре 2000 года, после отказа Игумнова баллотироваться на пост губернатора Пермской области на выборах 3 декабря 2000 года, был выдвинут избирателями кандидатом на этот пост. Игумнов призвал избирателей голосовать на выборах за Трутнева. Однако 12 октября 2000 года Игумнов вновь вступил в предвыборную борьбу (по некоторым данным — после поддержки А.Волошина), но Трутнев остался кандидатом на пост губернатора.
3 декабря 2000 года в первом туре одержал победу на выборах губернатора Пермской области, получив 51,48%. Игумнов занял второе место (34,95%).
По некоторым данным, Трутнева тогда финансово поддержали Дмитрий Рыболовлев («Уралкалий») и Андрей Кузяев («Лукойл-Пермь»).
В феврале 2001 года разделил территорию области между семью своими заместителями. 17 февраля 2003 года Трутнев и глава Коми-Пермяцкого автономного округа Геннадий Савельев подписали договор и меморандум о создании нового субъекта федерации путем объединения двух регионов. В 2003 году вошел в состав рабочей группы по укрупнению регионов РФ под руководством Владислава Суркова.
В Госсовете Трутнев возглавлял группу по разработке промышленной стратегии. Согласно подготовленным документам, Трутнев является сторонником концессий. Группа Трутнева предлагала ввести специальный госконтроль за слияниями и поглощениями компаний, особенно — с участием нерезидентов (для предотвращения вывода капиталов из страны).
На своем губернаторском посту Трутнев неоднократно конфликтовал с В.Артюховым — особенно по вопросам «прозрачности» принятия решений.
В администрации Пермской области Трутнев даже создал собственное минэкономразвития — за два месяца до переезда в Москву. Кроме этого, Трутнев радикально реформировал экологическую отрасль в регионе — еще в 2002 году его региональная система экологического контроля, по некоторым данным, действовала весьма эффективно: требования к предприятиям, загрязняющим окружающую среду были значительно повышены, были приняты указы о возмещении ущерба и т.п. Трутнев также, по некоторым данным, пытался внедрить систему так называемого «паритетного финансирования» со стороны всех коммерческих структур области экологических и природоохранных мероприятий (эту систему сами коммерсанты назвали: «делиться надо»).
9 марта 2004 года был назначен на пост министра природных ресурсов в Кабинете М.Фрадкова. По слухам, некоторую роль в его назначении сыграл Герман Греф. Интересно, что Трутнев, по некоторым данным, является убежденным сторонником внедрения концессий[45]. На фоне активной борьбы за СРП вплоть до 2003 года, эта убежденность представляется важной.
В 1998 году был награжден орденом Почета.
Одно из главных увлечений — спорт. Участвовал в чемпионате СССР по туризму (еще в институте получил звание кандидата в мастера спорта про туризму), одно время занимался вольной борьбой. С начала 1980-х годов занимается каратэ, был членом сборной страны по карате. Является обладателем 3-го дана каратэ Кекусинкай и возглавляет Федерацию каратэ Кекусинкай в Пермской области. По собственным словам, на министерском посту также не перестанет заниматься спортом: собирается оборудовать за своим кабинетом специальную комнату с тренажерами[46].
Будучи губернатором, увлекался автомобильными гонками, выполнял норму, как говорят, мастера спорта. Входил в команду «Лукойла»[47] (Lukoil Rally Team). В свободное время посещал элитный спортклуб «Богатырь» (сауна). Кстати, любит балет.
Личную жизнь Трутнев не афиширует — на фото всегда в спортзале или рядом с мамой. Известно, что он женат вторым браком, воспитывает двух сыновей. Первый раз женился в 1980-х годах. По некоторым данным — сыновья от первого и второго браков.
Жена — Марина Львовна (живет в Перми). Владеет небольшим магазином одежды, принимает участие в благотворительности в рамках общества «Анастасия», возглавляет Пермскую федерацию художественной гимнастики. Спортом занимается всю сознательную жизнь, с 10-го класса — мастер спорта по художественной гимнастике, выступала за сборную города и области. Окончила экономический факультет Пермского университета, позже работала тренером в спортшколе. Одна из ее воспитанниц — Мария Толбова стала чемпионкой мира по художественной гимнастике. С мужем познакомилась во время совместной работы в горкоме комсомола.
Старшему сыну Дмитрию — 22 года (2004 год), младший Александр — учится в 3-м классе.