Es llicencià en medicina i cirurgia a la Universitat de Barcelona (1970) i amplià estudis a Suïssa (Berna) i a Itàlia (Gènova). Militant de Convergència Democràtica de Catalunya des del 1979, treballà com a pediatre a l’Hospital Vall d’Hebron (1974-81). El 1981 s’incorporà al Departament de Sanitat dins la Direcció General d’Assistència Sanitària. Director general d’Ordenació i Planificació Sanitària (1983-84) i de l’Institut Català de la Salut (1984-88), el 1988 substituí Josep Laporte al capdavant del Departament de Sanitat.
Del 1996 al 2000 fou conseller de la Presidència de la Generalitat. Després de les eleccions generals d’aquest any, esdevingué el portaveu parlamentari del grup de Convergència i Unió al Congrés dels Diputats. En les eleccions municipals del 2003 optà com a candidat de CiU a l’alcaldia de Barcelona. Compaginà el càrrec de regidor amb el de portaveu de CiU al Congrés dels Diputats, fins que en les eleccions generals del 2004 fou rellevat pel líder d’Unió, Josep Antoni Duran i Lleida.
Des d’aleshores centrà la seva activitat en la política municipal, i el mateix any la conferència nacional de CiU el designà secretari general adjunt de la federació nacionalista. En les eleccions municipals del 22 de maig de 2011 la candidatura de CiU a Barcelona encapçalada per ell esdevingué per primer cop la més votada, per davant del PSC, cosa que possibilità la seva elecció com a alcalde de la ciutat tot i no disposar de majoria absoluta. En el 16è Congrés de CDC celebrat el març del 2012 fou elegit president de la Comissió Nacional de Política Municipal.
En les eleccions del maig del 2015, en ser derrotada CiU per la coalició d’esquerres Barcelona en Comú, Trias perdé l’alcaldia i passà a l’oposició. En les eleccions del 28 de maig de 2023 encapçalà la candidatura Trias per Barcelona, vinculada a Junts per Catalunya, que fou la llista més votada (11 regidors i 22% dels vots). Malgrat l’acord que arribà amb ERC per rebre el suport dels seus 5 regidors i ser elegit alcalde, un pacte entre PSC, BComú i PP impedí la seva investidura i finalment fou elegit alcalde el socialista Jaume Collboni. El 26 de juliol de 2024 s’acomiadà del seu càrrec de regidor i de la política activa.
El 2018 publicà les memòries polítiques Tot el que no es volia dir i el 2024 es publicà el llibre d’entrevistes Xavier Trias. En conclusió, on l’escriptor Jordi Cabré fa un repàs a la trajectòria política del seu oncle.