Фамилия Белоголовкин, как и её более редкий вариант Белоголовкины, образовалась от прозвища Белоголовка. Модель типична для восточнославянских фамилий: к основе на -а добавили притяжательный суффикс -ин, означающий «чей?» — то есть сын или потомок Белоголовки. Следовательно, Белоголовкины — это буквально «род Белоголовки».

Прозвище составное: корень -бел- (белый) и -голов- (голова). Самое прямое объяснение — внешность. Белоголовкой называли человека со светлыми, белыми волосами, седого или альбиноса. Это естественное прозвище, которое давали без особого вымысла, по заметному признаку. Но здесь возможен и переносный смысл, который не стоит отбрасывать. В народной культуре «белая голова» могла означать не только цвет волос, но и ум, ясность мысли. Белый цвет — символ чистоты и света, а голова — вместилище разума. Поэтому прозвище могли дать смышлёному, толковому человеку, к которому шли за советом. Такая версия не противоречит языку, хотя первичной всё же стоит считать внешнюю примету: прозвища по цвету волос встречаются в сотнях русских фамилий (Беляев, Белов, Чернышов, Рыжов).

Фамилия эта книжная, не крестьянская по происхождению. Она принадлежала к купеческому или разночинскому сословию. Самый известный носитель — Николай Андреевич Белоголовый (1834–1895), врач и мемуарист, лечивший Некрасова и друживший с ссыльными декабристами. Его фамилия — Белоголовый, а не Белоголовкин, но корень тот же. Это показывает, что прозвище бытовало в разных формах.

Сейчас фамилия редкая. Она не разошлась широко по деревням, а осталась в городской среде, чаще в центральной России. Точное место и время её появления установить без архивов нельзя — фамилия не привязана к одному уезду, и её носители могли появиться в разных городах независимо друг от друга.