Фамилия Головатовы (в документальной форме — Головатов) образована от прозвища Головатый. В основе лежит слово «голова», и здесь есть два основных смысловых хода, которые не исключают друг друга.

Первое и самое прямое значение — указание на социальный статус или должность. «Голова» на Руси — это не просто часть тела, а начальник: стрелецкий голова, таможенный голова, выборный голова. Человек, занимавший такую выборную или назначаемую должность, вполне мог получить прозвище Головатый, то есть «тот, кто при голове», начальствующий. Второе значение — чисто внешнее, описательное: человек с крупной, заметной головой. В крестьянской среде такие прозвища по физическим приметам были обычным делом.

Словообразовательная модель здесь — суффикс -ат-, образующий прилагательные со значением «обладающий чем-либо в избытке» (ср. бородатый, носатый, усатый). Головатый — «большеголовый» или «главный». Фамилия образована по стандартной патронимической схеме: от прозвища Головатый через притяжательное прилагательное «Головатова» (сын Головатого) с последующим закреплением суффикса -ов.

В отличие от фамилии Головин (от неканонического имени Голова), форма Головатов тяготеет именно к прозвищному типу. Стоит обратить внимание на географию: фамилия Головатовы заметно распространена в донских и кубанских казачьих областях. Это не случайно — выборные головы и атаманы были в казачьей среде обычной фигурой, а прозвища здесь закреплялись быстрее и держались дольше, чем в центральных губерниях.

О точном времени возникновения фамилии сказать сложно: процесс её становления мог растянуться с XV по XVII век. В писцовых книгах и ревизских сказках фамилия встречается с разной вариативностью написания — Головатов, Головатый, Головатовский, что говорит о живом, ещё не устоявшемся бытовании прозвища в разных регионах.