Трайко Китанчев учи в Ресен (Македония) през 1868 - 1869 година, същата година е изпратен заедно с Андрей Башев от митрополит Натанаил Охридски да учи в Цариград в българското училище във Фенер при Петко Славейков, където негов съученик е Димитър Благоев.

През това време е издържан от Българското благодетелно братство "Просвещение". От 1874 учи в Духовната семинария в Киев, която завършва през 1879 година, след което за кратко следва право в Москва, но в 1880 година прекъсва поради болест. След завръщането си от 1881 до 1882 година е учител в семинарията на Лясковския манастир (Петропавловската семинария).

През учебната 1882-1883 година Китанчев е учител в българска мъжка гимназия в Солун, където преподава география, всеобща история и словесност. Тук той разработва първата учебна програма, води борба срещу чуждите пропаганди и заедно с други колеги прави опит да основе българска печатница и да издава вестник.

През 1883 - 1884 година Трайко Китанчев работи като учител в Пловдив, през 1884-1885 - в Габрово, а след това през 1885-1886 - в София. В 1885 година пише във вестник "Македонски глас" под псевдоним Даскалетина. При избухването на Сръбско-българската война през 1885 година Китанчев заминава като доброволец на фронта. От 1886 до 1890 г. е училищен инспектор в Търновско.

Китанчев развива активна политическа дейност, сближава се със Стефан Стамболов, като известно време двамата дори живеят в една стая. По време на преврата през август 1886 г. Китанчев е заедно с него в Търново и пише под негова диктовка прокламацията, с която превратът се обявява за незаконен.

По време на управлението на Стамболов, Китанчев се разочарова от външнополитическия курс на страната и отношенията между двамата охладняват. Китанчев отново започва да подкрепя Петко Каравелов. През 1892 година е осъден на три години затвор по обвинение в съучастие в опита за убийство на Стамболов, при който загива финансовият министър Христо Белчев.

Освободен от затвора на 20 май 1894 година, два дни след падането на Стамболов и 8 дни преди изтичането на окончателния срок на присъдата, Китанчев с ореола на мъченик се включва активно в политическия живот на страната. Участва в опита за основаване на Радикална партия през юни в хотел "Константинопол". На 19 септември е избран за депутат от Търново като кандидат на Демократическата партия на Каравелов. В Осмото обикновено народно събрание оглавява каравелистката група и е един от най-дейните оратори.

В края на 1894 г. Китанчев става председател на емигрантската македонска организация Братски съюз. Китанчев е сред основните инициатори за обединяване на македонските дружества в България и става пръв председател на създадения през март 1895 г. Македонски комитет. Китанчев понася тежко неуспеха на Четническата акция и умира от инфаркт през лятото на същата година.