Фамилия Головатюкова — женская форма фамилии Головатюков, которая встречается реже, чем можно было бы предположить, исходя из прозрачности корня. В основе лежит прозвище Головатюк, и здесь мы сталкиваемся с редкой словообразовательной моделью, которая заслуживает отдельного разбора.

Если бы фамилия была просто Головатый, она бы вошла в ряд таких фамилий, как Рыжий, Косой, Бородатый. Но суффикс -юк меняет дело. В украинской и белорусской традиции -юк — это уменьшительный или «сыновний» суффикс, как у фамилий Гнатюк, Ковалюк. Однако Головатюк — это не «сын Головатого», а скорее «маленький Головатый» или «парень с большой головой». Вероятнее всего, прозвище дали не просто человеку с крупной головой, а тому, кто выделялся умом, рассудительностью или, наоборот, упрямством — в народе «голова» часто ассоциировалась с характером, а не только с размером.

Есть и вторая, менее очевидная версия: фамилия могла образоваться от названия населённого пункта вроде Головатюки (такие хутора встречались на Волыни и в Подолье). Тогда Головатюков — это «выходец из Головатюков», то есть топонимическая фамилия, но с характерным русским окончанием -ов, которое адаптировало украинскую основу для документальной записи.

В русском бытовании фамилия Головатюкова почти наверняка указывает на южнорусские или украинские корни предков, которые переселились в центральные или северные губернии. Поскольку фамилия редкая, её носители, скорее всего, происходят из одной или нескольких родственных ветвей, а не из множества разрозненных родов. В дворянских родословных книгах она не встречается — это типичная крестьянская или мещанская фамилия, которая закрепилась за одной семьёй после отмены крепостного права.