השמות שהוענקו ברבות השנים לראשתן גדול-הראש התבססו על שני מאפיינים בולטים שלו. שמו העברי ואחד משמותיו המדעיים (Physeter macrocephalus) מתייחסים לראשו הגדול, המהווה כשליש מאורכו הכולל. השם האנגלי (Sperm whale) והשם המדעי השני (Physeter catodon) מתייחסים לחומר הלבן הנמצא בראשו של הלווייתן. מקור השם הוא בשגיאה של ציידי לווייתנים מהמאות ה-15 וה-16, שטעו לחשוב כי החומר הלבן קשור למערכת הרבייה של הלווייתן. לימים התברר כי חומר זה, המכונה "סְפֶּרְמָצֶטִי", כלל אינו קשור למערכת הרבייה של הראשתן. כיום מעריכים כי יש לו תפקיד בניווט הקולי בו הוא נעזר.
