Vstup do elitního klubu mu rychle otevřel cestu do reprezentace, ale na mistrovství světa ve Švýcarsku v roce 1939 zůstal Trousílek pro nemoc pouze na soupisce. Díky nesmlouvavému stylu hry si v roce 1940 po zápase proti Němcům vysloužil nepříjemnou pozornost gestapa. Po 2. světové válce se stal důležitým členem reprezentace. Na mistrovství světa v Praze v roce 1947, pro Československo historicky prvním zlatém, nastoupil ovšem jenom ke dvěma zápasům, mezi nimiž bylo i prohrané utkání s největším konkurentem — Švédskem. V roce 1948 získal na Zimních olympijských hrách ve Sv. Mořici (turnaj byl brán i jako mistrovství světa) celkově stříbrnou medaili. Kromě toho zde Čechoslováci získali titul mistrů Evropy.