Фамилия Головишников — типичный пример русской фамилии, образованной от прозвища, которое в свою очередь пошло от названия части тела. Основа здесь — «голова», но не в прямом значении, а через уменьшительно-уничижительный суффикс «-ишк-». Получается «головишко» — так в старину могли назвать человека с небольшой, несуразной или, наоборот, слишком заметной головой, либо того, кто постоянно ходил с непокрытой головой. В русских говорах слово «головишка» встречалось и в переносном смысле — так говорили о бестолковом, недалёком человеке, «пустой голове».

Модель образования проста и типична для XVI–XVII веков: прозвище Головишко → отчество (сын Головишников) → фамилия. Суффикс «-ов» указывает на принадлежность: буквально «чей?» — Головишников. Такие фамилии чаще всего закреплялись за крестьянами и посадскими людьми, у которых прозвища давались по внешним приметам или поведению, а не по роду занятий.

В ономастике есть параллели: фамилии Голованов, Головин, Головастиков образованы от тех же корней, но с разными суффиксами. Головишников стоит особняком именно из-за суффикса «-ишк-», который придаёт прозвищу оттенок пренебрежения или жалости. В фамилиях такой суффикс встречается реже, чем «-ин» или «-ов», что делает Головишниковых узнаваемыми.

Географически фамилия тяготеет к центральным и поволжским регионам России. В дореволюционных метрических книгах Головишниковы фиксировались в Тамбовской, Рязанской и Нижегородской губерниях. Встречаются варианты написания с одной «н» — Головишиков, но это скорее описка или местное произношение, не меняющее сути.

Точных сведений о дворянском происхождении нет — фамилия не входила в родословные книги. Её носители, судя по архивным данным, были в основном крестьянами, мещанами и отставными солдатами. В советское время фамилия не исчезла, но осталась малочисленной. Сегодня Головишниковы живут по всей России, но наибольшая концентрация — в Нижегородской области и в Москве.