Trefilov 1998. december 28-án lett először a női válogatott szövetségi kapitánya. 2001 és 2009 között négy világbajnoki címet szerzett a szbornajával, valamint 2006-ban Európa-bajnoki, 2008-ban pedig olimpiai ezüstérmet szerzett. 2012 szeptemberében lemondott pozíciójáról, de a szövetség egy év múlva újra őt nevezte ki a válogatott élére. A 2016-os olimpián vezetésével bajnoki címet szerzett az orosz nemzeti csapat. 2019 nyaráig állt az orosz válogatott élén, a 2018-as női kézilabda-Európa-bajnokságon ezüstérmes lett a csapattal.