Фамилия Головоченко — яркий пример украинской модели фамилий на -енко, которая в XVII–XVIII веках была распространена в среде казачества и крестьянства Левобережной и Слободской Украины. Суффикс -енко буквально означал «маленький» или «сын», поэтому фамилия Головоченко — это «сын Головочки» или «маленький Голова». Основа здесь — прозвище Головочка, уменьшительное от Голова.

Уменьшительная форма Головочка, а не Голова, — ключевая деталь. Если бы фамилия образовалась напрямую от «голова» (в значении «умный», «главарь» или просто человек с крупной головой), мы бы получили Головченко или Головатенко. А Головочка — это ласкательное прозвище, которое могли дать младшему в семье, ребёнку с круглой головой, или, напротив, так могли называть взрослого человека с уменьшительно-пренебрежительным оттенком. В украинской ономастике такие модели (корень + -к(а) + -енко) фиксируются как типичные для фамилий, возникших в бытовой, а не официальной среде.

Географически фамилия тяготеет к центральным и восточным областям Украины — Черкасской, Полтавской, Сумской, а также к югу России (Кубань, Ростовская область), куда фамилия попала с переселением казаков. В метрических книгах XIX века Головоченко встречаются преимущественно среди крестьян и казаков, реже — среди мещан. Дворянского происхождения у этой фамилии нет: суффикс -енко почти не использовался в шляхетской среде, где предпочитали -ский/-цкий.

Стоит отличать Головоченко от похожих фамилий. Головченко — более массовая и «прямая» форма, где основа просто «голова». Головко — фамилия без патронимического суффикса, образованная напрямую от прозвища. А Головоченко — редкий вариант, который сохранил именно уменьшительную основу. Это даёт понять, что предок носителя фамилии был человеком с яркой, но негрубой внешней особенностью, которую окружающие обыграли с мягкой иронией или симпатией.

В дореволюционных переписях фамилия могла писаться через «а» — Головаченко, что отражает акающее произношение, но в большинстве современных документов закрепилось написание через «о», соответствующее украинской литературной норме.