Фамилия Голованников — один из тех случаев, когда прозвище, данное человеку, напрямую перешло в фамилию, пройдя минимальную обработку суффиксами. В основе лежит слово «голован» — так в русских говорах называли человека с большой головой или, в переносном смысле, умного, «головастого». Сравните с однокоренными фамилиями: Голованов (от «голован»), Головачёв (от «головач»), Головин (от «голова»). Форма «Голован» встречается в документах XVI–XVII веков как нецерковное имя-прозвище, которое нередко становилось основой для фамилий.

Модель образования «Голованник + -ов» интересна тем, что в ней присутствует двойной суффикс. Сначала от основы «голован» с помощью суффикса -ник образовали прозвище или профессиональное название «голованник». В некоторых говорах «голованником» могли называть не просто человека с большой головой, а мастера, который делал голованы — возможно, большие глиняные сосуды или формы для отливки. Однако эта версия менее распространена, чем прозвищная. Затем к этой основе добавили типичный русский фамильный суффикс -ов, указывающий на принадлежность: «сын Голованника».

С точки зрения географии, фамилия Голованников встречается в основном в центральных и южных регионах России. В словарях русских фамилий (например, у Б. О. Унбегауна) она не упоминается как часто встречающаяся, что говорит о её относительно узкой распространенности. В архивных записях XVIII–XIX веков носители фамилии фиксировались в основном среди крестьян и мещан Курской, Воронежской и Тамбовской губерний. Это косвенно подтверждает, что фамилия сформировалась в среде, где прозвища были живыми и часто передавались по наследству без изменений.

Интересная деталь: в некоторых говорах (особенно в южнорусских) слово «голован» могло иметь ироничный оттенок — так могли назвать человека не столько умного, сколько с непропорционально большой головой. Таким образом, Голованниковы могли вести свой род от человека, которого в деревне выделяли по внешнему признаку, причём необязательно с положительной оценкой. Но за века первоначальный смысл стёрся, и фамилия стала просто семейным именем, не несущим оценочной нагрузки.