Różne autorytety są jednak zgodne co do liczby podgatunków. Powszechnie uznawane są dwa: podgatunek nominatywny oraz L. a. gravirostris (Grinnell, 1902). Drugi został opisany przez Grinnella w 1902 na łamach „The Condor” pod nazwą Xenopicus gravirostris. Holotyp pozyskał Grinnell 6 lipca 1897. Pochodził z Camp Chileo w hrabstwie Los Angeles w kalifornijskich górach San Gabriel.
Filogeneza Relacje dzięcioła białogłowego z innymi gatunkami Leuconotopicus do 2020 zostały dobrze poznane. Wyniki badań filogenetycznych wskazują na najbliższe pokrewieństwo z dzięciołami: arizońskim (L. arizonae), włochatym (L. villosus) i brunatnym (L. stricklandi); różni się ich pozycja względem siebie. U Fuchsa i innych (2015) dzięcioł białogłowy stanowi grupę siostrzaną wobec kladu L. stricklandi+L. villosus. U Duforta (2016), który w badaniu uwzględnił 179 gatunków (około 76%) dzięciołowatych, dzięcioł białogłowy okazał się stanowić gatunek siostrzany względem dzięcioła arizońskiego, a tworzony przez nie klad – grupę siostrzaną wobec dzięcioła włochatego. Linia rozwojowa kladu złożonego z tych 3 gatunków rozeszła się z linią rozwojową dzięcioła jednobarwnego (L. fumigatus) blisko 4,25 mln lat temu.