Фамилия Красноголовко — характерный пример восточноукраинской модели фамилий на -ко, которая в XVII–XVIII веках стала одной из самых продуктивных на Левобережье и Слобожанщине. Суффикс -ко в украинской ономастике выполнял ту же роль, что и русское -ов/-ев: он превращал прозвище или прилагательное в наследственное именование. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на последний слог — Красноголовко́, что типично для этой модели.

Основа «красноголов» — сложение двух корней: «красный» и «голова». В древнерусском языке и в украинских говорах слово «красный» означало не только цвет, но и «красивый», «хороший», «лучший». Поэтому прозвище Красноголов могло относиться к человеку с красивой, заметной головой — возможно, с рыжими или русыми волосами, которые называли «красными» (ср. «красна девица» — красивая). Вторая версия, более прозаичная: прозвище могли дать по внешнему признаку — красному лицу, румянцу, или по головному убору яркого цвета.

Фамилия не имеет отношения к птице «красноголовка» (хоть такое созвучие и возникает) — в основе лежит именно человеческое прозвище. Встречается она почти исключительно в восточных областях Украины: Черниговской, Сумской, Полтавской, Харьковской. В России фамилия редка и, как правило, принадлежит потомкам переселенцев с Украины.

По сословному составу носители фамилии в XIX веке были преимущественно крестьянами и казаками — в реестрах Черниговской губернии Красноголовки встречаются среди государственных крестьян и казачьего сословия. Дворянских родов с такой фамилией практически не зафиксировано: модель на -ко в Российской империи редко попадала в гербовники, оставаясь «народной» по происхождению.

Любопытно, что фамилия сохранила старорусское значение слова «красный» — «красивый». Если бы прозвище давали в XIX веке, когда «красный» прочно закрепился за цветом, скорее использовали бы форму «Рыжеголов» или «Червонаголов». А «Красноголов» — архаичный комплимент, а не бытовая характеристика.