Die Ortschaft liegt auf einer Höhe von 44 m am nordwestlichen Ufer des Kytaj-Sees (ukr. Китай (озеро)), 30 km nördlich vom ehemaligen Rajonzentrum Kilija und etwa 185 km südwestlich vom Oblastzentrum Odessa.
Nach der Besetzung Bessarabiens durch die Sowjetunion 1940 lag Stari Trojany im Rajon Ismajil der Oblast Akkerman (ab dem 7. August 1940 Oblast Ismajil) in der Ukrainischen SSR. Zu Beginn des Deutsch-Sowjetischen Krieges kam das Dorf 1941 erneut an Rumänien. Nachdem der Rückeroberung Bessarabiens durch die Rote Armee 1944, lag das Dorf wieder in der ukrainischen Oblast Ismajil, die 1954 in der Oblast Odessa aufging. Nach dem Zerfall der Sowjetunion 1991 wurde Stari Trojany Bestandteil der unabhängigen Ukraine.
Am 12. Juni 2020 wurde das Dorf ein Teil der Siedlungsgemeinde Suworowe[3]; bis dahin bildete es zusammen mit der südwestlich vom Dorf an der Bahnstrecke Arzys–Ismajil gelegenen Ansiedlung Dsynilor (ukrainisch Дзинілор) die Landratsgemeinde Stari Trojany (Старотроянівська сільська рада/Starotrojaniwska silska rada) im Norden des Rajons Kilija.