Горња Трнава се формирала у 16. веку у простору ранијих појата и бачија чији су власници били сељаци из Доње Трнаве. У почетку су ове бачије служиле као збегови у време ратних похода, а касније се један део становника стално населио и формирао село Горња Трнава. Оба села заједно први пут се спомињу 1560. године у попису смедеревског дефтера, а 1572. се дају и ближи цифарски подаци о њима. У попису из времена Мурата III, крајем 16. века, налазе се подаци само о Горњој Трнави. Знатно се смањио број кућа и порески приход, што даје основа за закључак да су оба села економски и демографски назадовала.
Село се спомиње и у каснијим ратовима, а посебно за време сељачких буна које су избијале у првој половини 19. века. После ослобођења од Турака 1878. године почело се насељавати углавном ново становништво, досељено из разних крајева. Староседелачко становништво већ се раније највећим делом било раселило.
Године 1991. Горња Трнава је село пољопривредног карактера са 360 становника.
У насељу Горња Трнава живи 252 пунолетна становника, а просечна старост становништва износи 44,9 година (43,8 код мушкараца и 46,3 код жена). У насељу има 97 домаћинстава, а просечан број чланова по домаћинству је 3,19.
Ово насеље је великим делом насељено Србима (према попису из 2002. године), а у последња три пописа, примећен је пад у броју становника.