Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Толстоголовка, толстоголовки, толстоголовки, толстоголовок, толстоголовке, толстоголовкам, толстоголовку, толстоголовок, толстоголовкой, толстоголовкою, толстоголовками, толстоголовке, толстоголовках
ТОЛСТОГОЛ’ОВКА, толстоголовки, ·жен. (зоол.).
1. Короткоусая муха с большой головой.
2. Короткокрылая дневная бабочка с большой головой.