Фамилия Черноголовков по модели образования — типичная русская «вторичная» фамилия на -ов, которая сама произошла от более раннего прозвища или фамилии Черноголовка. Её основа — прилагательное «черноголовый»: в старину так могли назвать человека с чёрными волосами или смуглым лицом, но чаще — по характерной чёрной шапке, которую он носил, не снимая. В говорах слово «черноголовка» имело и конкретное значение: так называли вид рыбы (голавля) или птицу (синицу-московку), а в некоторых регионах — растение с чёрной головкой соцветия. Однако прозвище человеку, скорее всего, дали не по рыбе или птице, а по внешнему признаку: «Черноголовка» — это человек, которого узнавали по тёмной макушке или головному убору.

Суффикс -ов- в фамилии Черноголовков указывает на принадлежность: «сын Черноголовки». Первоначально так называли детей или потомков человека с прозвищем Черноголовка. Эта модель — одна из самых распространённых в русской антропонимии, поэтому фамилия могла возникнуть независимо в разных местах. В документах XVII–XVIII веков встречаются крестьяне и посадские люди с прозвищем Черноголовка, особенно в северных и центральных уездах России — в Вологодчине, Костромской и Ярославской землях. Там же, вероятно, и закрепилась фамилия Черноголовков.

Интересная деталь: в отличие от более частых фамилий Черноголов или Черноголовый, форма Черноголовков — редкая. Она сохранила уменьшительно-ласкательный суффикс -к-, который в прозвище «Черноголовка» мог указывать на молодость или невысокий социальный статус носителя. То есть предок Черноголовковых был, скорее всего, не боярином и не купцом, а простым крестьянином или ремесленником, которого в быту звали по заметной внешней черте. Сословных перегородок эта фамилия не перешагивала: в дворянских родословных книгах она не зафиксирована.

Однокоренные фамилии — Черноголов, Черноголовый, Черноголовкин — различаются по суффиксам, но восходят к той же основе. Черноголовков стоит особняком благодаря двойному суффиксу: сначала -к-, потом -ов. Это говорит о том, что прозвище Черноголовка было в ходу достаточно долго, чтобы успеть «обрасти» патронимическим окончанием. Если вы носите эту фамилию, ваши предки с большой вероятностью жили в северной или центральной России и носили тёмные шапки либо отличались черноволосостью — настолько, что это стало их прозвищем на поколения вперёд.