Фамилия Черноголовкова — женская форма, а её мужской вариант Черноголовков. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Черноголовка. Словообразовательная модель проста: корень «черно-» (от «чёрный») + «голов» (от «голова») + уменьшительный суффикс «-к-» + фамильный суффикс «-ов». Суффикс «-к-» здесь указывает на то, что прозвище было образовано не напрямую от «чёрная голова», а от более ласкательной или обиходной формы — Черноголовка. Такая модель типична для русских фамилий, которые закрепились за потомками человека по его уличному прозвищу.

Самый прямой смысл прозвища — человек с чёрными волосами или смуглым лицом. Однако в русской ономастике «чёрный» нередко имел и социальный оттенок: так могли назвать крестьянина, тяглового человека, в отличие от «белого» (свободного от податей). Встречается и другая версия: прозвище Черноголовка могло относиться к птице (черноголовка — один из видов синиц или славок), но такое прозвище скорее дали бы за сходство с ней по поведению или внешности, что менее вероятно для фамилии.

С точки зрения географии, фамилия Черноголовковы встречается в центральных и северных областях России. В переписных книгах XVII века упоминаются крестьяне и посадские люди с таким прозвищем в Новгородской и Вологодской землях. Фамилия не относится к дворянским — её носители, скорее всего, были из крестьян или мещан, что подтверждается типичным «-ов»-ским окончанием, характерным для непривилегированных сословий.

Особенность фамилии — её относительная редкость. В отличие от распространённых Черновых или Черноголовых, форма с суффиксом «-к-» (Черноголовка → Черноголовков) встречается в основном в нескольких локальных гнёздах, например, в бывшей Вятской губернии. Если вы встретили носителя этой фамилии, велика вероятность, что его предки происходят из одного из таких компактных районов расселения.