2009年のMLBドラフト1巡目（全体25位）でロサンゼルス・エンゼルスから指名を受け入団。2010年はA級シーダーラピッズ・カーネルズとA+級ランチョクカモンガ・クエークスで合計131試合に出場し、打率.341、10本塁打、56盗塁を記録。フューチャーズ・ゲームのアメリカ代表に選出される。2011年のシーズン開幕前、ESPN選定の有望株ランキングTOP100と、MLB公式サイト選定の有望株ランキングTOP50の両方で1位に選ばれた。開幕時はAA級アーカンソー・トラベラーズで迎えた。その後、7月8日のシアトル・マリナーズ戦で19歳11カ月という若さでメジャーデビュー。10代でのデビューは2007年のジャスティン・アップトン（アリゾナ・ダイヤモンドバックス）以来となった。AA級アーカンソーでは91試合で打率.326・11本塁打だったが、メジャーでは40試合で打率.220・5本塁打と結果を残せなかった。初安打は7月9日のシアトル・マリナーズのマイケル・ピネダから内野安打、初本塁打は7月24日のボルチモア・オリオールズ戦でマーク・ウォーレルから記録した。オフにベースボール・アメリカが選定するマイナーリーグ年間最優秀選手賞を受賞。メジャーリーグでの打数は130をわずかに下回り、翌年の新人王資格を残した。2012年はAAA級ソルトレイク・ビーズで開幕を迎えるが、ボビー・アブレイユの自由契約に伴い、4月28日にメジャー昇格。最初の2試合はヒットなしに終わるが、5月に打率.324・5本塁打・16打点・8盗塁、6月に打率.372・3本塁打・16打点・14盗塁を記録し、2ヶ月連続で月間新人MVPを受賞。7月には打率.392・10本塁打・23打点・9盗塁とさらに上の成績を残し、リーグ史上初となる月間MVPと月間新人MVPの同時受賞。7月10日のオールスターゲームにはアメリカン・リーグ最年少で出場。初打席となる代打でヒットを放ち、この試合両チームで唯一となる盗塁も記録した。8月にも月間新人MVPに選出されるが、月間打率は3割を下回った。9月30日のテキサス・レンジャーズ戦でダルビッシュ有から30号本塁打を放ち、史上最年少、新人初の「30本塁打・30盗塁」を達成。10月1日のマリナーズ戦で4得点を記録し、ブラディミール・ゲレーロが持っていたシーズン得点数の球団記録を更新。10月3日のシーズン最終戦で盗塁を試みるも失敗したが、これがもし成功すれば史上3人目となる「30-50」となっていた。首位打者は逃したが、49盗塁で盗塁王を獲得。打率.326・30本塁打・83打点・OPS.963と打撃でも大活躍した。11月12日に満票でアメリカンリーグの新人王に選出された。総合指標のWARでは1900年以降のア・リーグでは歴代13位、過去20年ではバリー・ボンズが2001年と2002年に記録した11.6に次いで3番目に高い10.7を記録（Baseball-Reference調べ）。この数値は三冠王のミゲル・カブレラを大きく上回っており、トラウトをMVPに推す声も多かった（仮に受賞ならフレッド・リン、イチロー以来の史上3人目の新人王とMVPの同時受賞となるところだった）。MVPの投票では1位票が6票、2位票が21票、3位票が1票に留まり、1位票を22票、2位票を6票獲得したカブレラに及ばず次点に終わった。セイバーメトリクスでの傑出度よりも三冠王のインパクトとプレーオフ進出の有無が影響したという見方が強い。2013年5月21日のマリナーズ戦で、サイクル安打を達成した。21歳9ヶ月16日での達成はリーグ史上最年少記録で、チームでは2006年のショーン・フィギンズ以来7度目（6人目）の快挙。最終打席に本塁打を放っての達成だった。また、試合後に一部メディアで「サイクルヒットは幻だったのでは？」との疑惑が上がっている。問題のシーンは、この日最初のヒットとなる内野安打を放った3回の打席。ファーストへ放ったゴロはベースカバーに入ったピッチャーのアーロン・ハラングとの競争で際どいタイミングとなったが、判定はセーフ。結果的にはこの内野安打が、サイクルヒットの皮切りとなった。この判定に疑問を呈したのは、米Yahoo!Sportsのデビッド・ブラウン記者。リプレイをスローモーションで見ると、ハラングの方が僅かに早く足がベースに着いていると指摘している。だが、2010年にアーマンド・ガララーガの完全試合を幻にしたジム・ジョイス審判の誤審と違い、今回のケースのように、幸せになる人の方が多いのであれば、誤審もある程度は見て見ぬふりをされるといわれ、大きな問題になっていない。2年連続「30本塁打・30盗塁」は逃したが、打率.323・27本塁打・97打点・33盗塁・OPS.988。オフに2年連続のシルバースラッガー賞を受賞した。2014年2月26日にエンゼルスと100万ドルの1年契約に合意した。3月28日にエンゼルスと総額1億4450万ドルの6年契約に合意した。6月は打率.361、7本塁打、21打点、5盗塁（失敗なし）、OPS1.230などの活躍により、自身2回目の月間MVPを受賞した。7月15日のオールスターゲームでは3打数2安打（二塁打・三塁打各1本）、2打点の活躍でMVPを受賞した。8月27日のフロリダ・マーリンズ戦では、2年ぶり自身2度目となるシーズン30本塁打に到達。最終的に本塁打は36本でリーグ3位タイ、打点は111で打点王となったが、打率は.287、184三振（マーク・トランボと並んで球団タイ記録）と悪化した。自身初のポストシーズンではカンザスシティ・ロイヤルズとのディビジョンシリーズで打率.083と打撃不振に陥り、エンゼルスが3連敗で敗退した一因となった。2012年から引き続いて3年連続のシルバースラッガー賞、そして自身初のア・リーグMVP、ハンク・アーロン賞を受賞した。MVP投票では全米野球記者協会会員30人の1位票を独占して選ばれたもので、また史上5番目の若さでの受賞となった。2015年4月17日のヒューストン・アストロズ戦でロベルト・ヘルナンデスから通算100本塁打を記録し、史上最年少となる23歳253日で100本塁打・100盗塁を達成した（従来の記録はアレックス・ロドリゲスの23歳309日）。前半戦を打率.312、26本塁打、55打点、OPS1.019という好成績により7月14日に行われたオールスターゲームに4年連続で出場し、ナ・リーグの先発のザック・グレインキーから先頭打者本塁打を放ち、3打数1安打（本塁打1本）で2年連続のMVPを獲得し、史上初の二年連続のMVPを受賞した選手となった。後半戦は、8月の月間成績が打率.218、1本塁打、7打点と絶不調の時期が影響して前半戦に比べやや打撃成績が落ちたが、9月17日の対ミネソタ・ツインズ戦にて3打数2安打2本塁打5打点の結果を残し、この日の2本塁打でシーズン38号として前年の自己記録 (36本) を更新。そして同月9月22日の対ヒューストン・アストロズ戦で本塁打を記録したが、これはトラウトにとって2015年シーズン40本目のアーチであり、自身初のシーズン40本塁打以上となった。チームは最終戦のテキサス・レンジャーズ戦で敗戦し、自身二度目のポストシーズン進出は叶わなかった。シーズン成績は打率.299と3割を超えることができなかったが、出塁率は.402とリーグ2位の高出塁率を記録して本塁打も41本と数を昨年よりも増やした。打点に関しては敬遠数14というリーグ3位タイの数字の他、勝負されない場面が多かったため90打点にとどまった。実際にトラウトがチャンスに弱かったために打点が伸びなかったわけではないという事は、得点圏で.352・OPS1.201と非常によく打ち、30四球に対して26三振に留めている事からも裏付けられる。2016年も前半戦から安定した成績で、リーグ4位の打率.322、18本塁打を記録し、ファン投票で5年連続のオールスターに選出された。最終的なシーズン成績は、29本塁打と3年連続となる30本塁打を逃したが、4年ぶりとなるリーグ2位の30盗塁と2014年以来の100打点を記録。その他にも得点、四球、出塁率の三部門でリーグ1位に輝いた。この年エンゼルスは地区4位に低迷したが、自身はムーキー・ベッツらを抑え、2014年以来2度目となるシーズンMVPの栄冠を手にした。2017年5月14日のデトロイト・タイガース戦で通算150盗塁に到達し、史上最年少となる25歳280日で150本塁打・150盗塁を達成（従来の記録はアレックス・ロドリゲスの26歳54日）。開幕から好調だったが、5月28日のマイアミ・マーリンズ戦で二盗を試みた際に、ヘッドスライディングをして左手親指をベースに打ち付け負傷。左手親指の靭帯断裂と診断され、自身初の故障者リスト入りとなった。約6週間後の7月14日に復帰した。8月7日のオリオールズ戦でディラン・バンディから通算1000安打を達成した。9月29日のマリナーズ戦で通算200号本塁打を記録し、同日中に通算201号本塁打も記録した。9月は月間打率が.237に留まるなど不調だったが、それ以外の月は好調を維持した。シーズン全体では故障の影響で114試合の出場に留まったが、規定打席をわずかに上回り、リーグ6位の打率.306、33本塁打、72打点、22盗塁を記録。自身初めて出塁率・長打率の両方でリーグ1位となった。2018年5月26日のニューヨーク・ヤンキース戦で自身初の1試合5安打（うち1本塁打3二塁打含む）を記録するなど前半戦から好調で、オールスターゲームでファン投票の外野手部門2位となり7年連続7度目の選出となった。8月に入り右手首の故障でDL入りした影響もあって出場試合数を減らしたが、9月には打率.329 8本塁打 16打点の活躍で自身5度目となるア・リーグプレイヤー・オブ・ザ・マンスに選ばれた。最終的には140試合に出場し打率.312 39本塁打 79打点 24盗塁 OPS1.088であった。敬遠25個を含む四球122個を記録し、敬遠と四球がリーグ1位。出塁率とOPSもリーグ1位であった。この年のMVP投票では2位に入り、自身7度目となるMVP投票トップ5入りを果たしてミゲル・カブレラと並んで現役最多となった。2020年まで2年総額6650万ドルの契約を残していたが、2019年3月20日に現在の契約に10年総額3億6000万ドルを上乗せする形で米スポーツ史上最高額となる12年総額4億2650万ドルで契約延長し、平均年俸3554万ドルはMLB史上最高額となった。また契約には全球団へのトレード拒否権が含まれている一方でオプトアウトは含まれておらず、事実上の「生涯契約」となった。2019年8月31日のレッドソックス戦で、今季11個目の盗塁で通算200盗塁に到達し、283本放っている本塁打と合わせて「200本塁打＆200盗塁」を達成した。28歳24日での達成はアレックス・ロドリゲスの29歳31日を大幅に更新し、史上最年少での記録達成となった。また、盗塁成功率は84・7％で200盗塁以上の選手では歴代3位である。9月9日、右足に神経腫である「モートン病」を発症。しびれや疼痛、灼熱痛などを生じる同病を除去するための冷凍アブレーション治療を受けたが、同15日には同部位を手術することを発表し、シーズンを終了することになった。134試合に出場し、打率.291、キャリア最多となる45本塁打、104打点、11盗塁、出塁率.438、長打率.645の成績を残した。