Трайко Китанчев е роден през 1858 година в село Подмочани, Ресенско. Баща му е градинар и се преселва със семейството си от Подмочани в Ресен. Брат му Ефтим Китанчев е български офицер и дипломат.
Трайко Китанчев учи в Ресен 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 Петропавловската семинария на Лясковския манастир.
През учебната 1882–1883 година Китанчев е учител в българската 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 година – в Габрово, а след това през 1885 – 1886 година – 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 година е училищен инспектор в Търновско.
Китанчев развива активна политическа дейност. Първоначално е привърженик на Петко Каравелов и член на Либералната партия. 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-късно, 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 година Македонски комитет и на създаденото през април същата година Софийско македоно-одринско дружество.
Китанчев понася тежко неуспеха на Четническата акция и умира от инфаркт на 13 август същата година
