Figlio d'arte, suo padre Donald Trumbull già lavorò negli effetti speciali del film Il Mago di Oz del 1939. La carriera di Douglas inizia negli anni sessanta presso un piccolo studio di produzione di film e animazioni sui voli spaziali, la Graphic Films. In occasione della New York World's Fair, Stanley Kubrick viene attirato da uno dei lavori prodotti da questo studio, e chiede a Trumbull di lavorare per il film 2001: Odissea nello spazio. A Trumbull si devono i mirabolanti effetti speciali nella scena della "porta delle stelle" ("Star Gate"), sequenza che richiese l'uso di una cinepresa rivoluzionaria.
Nel 1971 dirige 2002: la seconda odissea, prodotto dalla Universal con un budget di solo un milione di dollari, un decimo di quello usato per 2001: Odissea nello spazio. Nel film sono impiegate diverse tecniche per effetti speciali già sviluppate per 2001. Parte del film è girato su una portaerei in disuso. Il film riscuote scarso successo al botteghino. In seguito lavora a una serie di progetti per i quali non riuscirà ad ottenere fondi sufficienti. Rimane comunque impegnato per gli effetti speciali dei film Andromeda (1971) e L'inferno di cristallo (1974), sebbene non accreditato per alcune scene girate con la tecnica del blue screen.
Nel 1975, a causa di altri impegni, rinuncia ad un'offerta di George Lucas per gli effetti di Guerre stellari, ma nel 1977 lavorerà agli effetti di Incontri ravvicinati del terzo tipo e il film Star Trek, per il quale Trumbull e il suo team saranno chiamati a realizzare centinaia di effetti speciali in cinque mesi, in tempo per la data di uscita del film prevista. Nel 1981 sarà la volta di Blade Runner, che non potrà portare a termine per mantenere l'impegno per la realizzazione del suo secondo film, Brainstorm generazione elettronica. Il film è concepito come uno showcase per un nuovo formato, lo "Showscan", che utilizza cineprese e proiettori speciali progettati per proiettare una pellicola da 70mm a 60 fotogrammi al secondo. La produzione subirà ritardi a causa della morte della sua protagonista Natalie Wood e la tecnica Showscan non verrà utilizzata nella versione finale. Attualmente la tecnica Showscan può essere visionata al Luxor Hotel di Las Vegas. Dopo questo secondo fallimento, Trumbull si allontana dal mondo di Hollywood per concentrarsi sullo sviluppo di nuove tecnologie per l'industria dello spettacolo come fiere e luna park, tra i quali il Back to the Future Ride degli Universal Studios Theme Park.
