Gornja Trnava se formirala u 16. veku u prostoru ranijih pojata i bačija čiji su vlasnici bili seljaci iz Donje Trnave. U početku su ove bačije služile kao zbegovi u vreme ratnih pohoda, a kasnije se jedan deo stanovnika stalno naselio i formirao selo Gornja Trnava. Oba sela zajedno prvi put se spominju 1560. godine u popisu smederevskog deftera, a 1572. se daju i bliži cifarski podaci o njima. U popisu iz vremena Murata III, krajem 16. veka, nalaze se podaci samo o Gornjoj Trnavi. Znatno se smanjio broj kuća i poreski prihod, što daje osnova za zaključak da su oba sela ekonomski i demografski nazadovala.
Selo se spominje i u kasnijim ratovima, a posebno za vreme seljačkih buna koje su izbijale u prvoj polovini 19. veka. Posle oslobođenja od Turaka 1878. godine počelo se naseljavati uglavnom novo stanovništvo, doseljeno iz raznih krajeva. Starosedelačko stanovništvo već se ranije najvećim delom bilo raselilo.
Godine 1991. Gornja Trnava je selo poljoprivrednog karaktera sa 360 stanovnika.
U naselju Gornja Trnava živi 252 punoletna stanovnika, a prosečna starost stanovništva iznosi 44,9 godina (43,8 kod muškaraca i 46,3 kod žena). U naselju ima 97 domaćinstava, a prosečan broj članova po domaćinstvu je 3,19.
Ovo naselje je velikim delom naseljeno Srbima (prema popisu iz 2002. godine), a u poslednja tri popisa, primećen je pad u broju stanovnika.