Учёный-физик и материаловед. Академик АН УССР (1973), вице-президент в 1974-1990 гг. Академик АН СССР (1987), академик РАН (1991), академиком Международной академии керамики, Института металлов Великобритании, Института спекания Югославии.
Родился 6 августа 1930 года в Баку в семье военнослужащего. В 1952 году окончил Киевский политехнический институт. В 1955-1973 гг. работал в Институте металофизики, где прошел путь от младшего научного сотрудника до заместителя директора по науке. С 1973 года — директор Института проблем материаловедения АН УССР. В 1974-1990 гг. - вице-президент АН УССР. В 1969 году он был избран членом-корреспондентом, а в 1973 году — академиком АН УССР. В том же году возглавил Институт проблем материаловедения, в скором времени ставший одним из крупнейших и признанных в мире центров в этой области науки. В 1987 году он был избран действительным членом Академии наук СССР.
Работы посвящены металлофизике, физике прочности и пластичности металлов и тугоплавких материалов, физическому материаловедению, порошковой металлургии. Исследовал развитие фазовых превращений в сталях, сплавах титана и других металлах при высоких скоростях нагрева и охлаждения, процессы образования аусгенита, электротермообработки стали. Изучал механизм деформации и разрушения переходных металлов с ОЦК-решеткой, различные типы дислокационных структур, возникающих при деформациях. Развил (1968-1970) теорию вязко-хрупкого перехода, учитывающую влияние на температуру хладноломкости структурных и субструктурных факторов и особенностей электронной структуры кристаллов, впервые показал (1963), что формирование ячеистых дислокационных структур приводит не только к повышению прочности, но и к снижению хладноломкости, разработал оптимальные режимы термомеханической обработки хрома, молибдена, вольфрама.
Заложил (1968-1975) основы технологии производства и обработки тугоплавких металлов. В частности, создал серию сплавов на основе хрома, молибдена, вольфрама и других тугоплавких металлов с повышенным уровнем физико-механических свойств. Выполнил работы по синтезу алмазов и алмазоподобных соединений. Впервые развил физические принципы получения "вязкой" керамики, в том числе на основе алмазов и других сверхтвердых материалов. В.И. Трефилову принадлежат более 800 научных работ, в том числе 15 монографий и более чем 220 авторских свидетельств и патентов, выданных в различных странах мира. Жил в Киеве. Скончался 14 апреля 2001 года.
Лауреат Государственной премии УССР (1974), Государственной премии СССР (1988).