Фамилия Головненкова — женская форма от Головненков, и её разбор стоит начать с суффикса. Модель на -енков характерна для южнорусских регионов, особенно для Курской, Орловской, Воронежской и Рязанской губерний. В северных и центральных областях России чаще встречались фамилии на -ов и -ин, а -енков — это уменьшительная или патронимическая форма, указывающая на потомка человека с прозвищем или именем, основа которого — «головня».

Основа «головня» — слово с двумя возможными значениями, и оба дают правдоподобное объяснение фамилии. Первое: головня — это обгоревшее полено, головешка. Прозвище Головня могли дать человеку с тёмными, как уголь, волосами или смуглой кожей, а также тому, кто по характеру был горячим, вспыльчивым — «жёг» своим нравом. Второе значение: в старину «головней» называли беглого крестьянина или бродягу, человека, который «угорел» и скитается. В словаре В. Даля зафиксировано, что «головня» в переносном смысле — «беглец, бродяга». Оба варианта укладываются в народную традицию давать прозвища по внешним или поведенческим чертам.

Менее вероятна, но возможна связь с личным именем Головня — нецерковным, охранительным. Родители могли назвать ребёнка так, чтобы отвести от него беду: дескать, «головня» — нечто неценное, а значит, злые силы не позарятся. Такая практика была распространена в древнерусской антропонимии.

Географически фамилия Головненков (и её женская форма) чаще всего встречается в Курской и Белгородской областях, а также в сопредельных районах Украины, что подтверждает южнорусский след. В метрических книгах XIX века можно найти крестьян Головненковых из слобод и сёл бывшей Курской губернии. Сословно это почти наверняка крестьянская или однодворческая фамилия — однодворцы на юге России часто носили фамилии именно на -енков.

Сравнение с однокоренными фамилиями — Головнёв, Головнин, Головин — показывает, что Головненков стоит особняком. Если Головнин образован от «голова» (начальник, умник), то Головненков — от более бытового, даже грубоватого прозвища. Это делает фамилию более «низовой» по происхождению, без намёка на аристократичность. Так что предки современного носителя фамилии Головненкова, скорее всего, были крестьянами юга России, прозванными за смуглость, горячий нрав или неспокойную жизнь.