Фамилия Головушкина образована от прозвища Головушка. В старину так могли назвать человека, который выделялся либо необычно крупной головой, либо, напротив, выдающимся умом, «светлой головой». Это прозвище — из целого пласта древнерусских «головных» именований: в документах встречаются Медвежья Голова, Мясная Голова, Толстая Голова. Все они описывали внешность или характер человека прямо и без прикрас.

Фамилия стоит в женской форме, а её основа — Головушкин — указывает на принадлежность потомку человека по прозвищу Головушка. Модель образования простая и распространённая: прозвище плюс суффикс -ин. В мужском варианте фамилия звучала бы как Головушкин, и в истории она нередко встречается в документах XVII–XVIII веков, особенно в северных и центральных уездах России.

С точки зрения словообразования, суффикс -ушк- в основе прозвища придаёт ему ласкательный или уменьшительный оттенок. В отличие от нейтральных «голова» или «головка», форма «Головушка» могла бытовать в семейном или дружеском кругу, а со временем закрепилась как официальное прозвище, а затем и фамилия. Однокоренные фамилии — Головин, Голованов, Головкин — образованы от других форм того же корня, но Головушкина выделяется именно этим «ласковым» суффиксом, что делает её более редкой и локальной.