Фамилия Головка — редкий случай, когда прозвище застыло в уменьшительно-ласкательной форме, не перейдя в стандартную патронимическую модель на -ов или -ин. Её основа — слово «головка» (маленькая голова). Суффикс -к- здесь не фамильный, а исходный, уменьшительный: человека так прозвали по какой-то особенности головы — необычной форме, размеру или, наоборот, из-за привычки держать её опущенной. В украинской и белорусской традициях прозвища с суффиксом -к(а) встречаются чаще, чем в великорусской, поэтому географически фамилия Головка тяготеет к юго-западным землям: современная Украина, Беларусь, а также южные области России.

Однако есть и вторая, менее очевидная версия. В некоторых говорах «головкой» называли не часть тела, а верхнюю часть какого-либо предмета: головку лука, маковку, навершие посоха. Прозвище могли дать мастеру, который делал навершия, или крестьянину, чей надел земли находился на возвышенности — «на головке». Эта версия слабее, но для неё есть параллели в других фамилиях, образованных от названий частей орудий труда (например, Топорище, Обушок).

Фамилия не получила распространения в дворянской среде — это однозначно крестьянское или казачье прозвание. В реестрах Войска Запорожского встречаются отдельные носители, что подтверждает её южнорусские корни. Интересно, что фамилия почти не подверглась русификации: форма «Головкин» встречается гораздо чаще, а «Головка» осталась архаичной, сохранив первоначальное прозвищное звучание. В современной России носителей мало, и фамилия воспринимается как редкая, что делает её своеобразным маркером происхождения из определённой местности.