Родился 3 ноября 1909 года в селе Лукашово (Липовецкий район Винницкой области Украины). Окончил 7 классов средней школы в городе Киеве. Работал в колхозе, был председателем сельского совета. С 2 июля 1932 года в рядах Красной Армии. В декабре 1933 года окончил Качинскую военную авиационную школу лётчиков. Служил военным пилотом в 116-й ИАЭ (город Люберцы, Московский военный округ): пилотом, младшим лётчиком, начальником службы связи. С сентября 1938 года служил в составе 47-го ИАП (Особая Краснознамённая Дальневосточная Армия) в должности командира звена, с июня 1939 года - старший адъютант, с ноября 1939 года - помощник командира эскадрильи, с мая 1940 года - временно исполнящий должность командира эскадрильи, с ноября 1940 года - командир эскадрильи. С января 1941 года - командир эскадрильи 304-го ИАП (ВВС Дальневосточного фронта). С сентября 1941 года - командир эскадрильи 528-го ИАП (ВВС Дальневосточного фронта). С января 1942 года - слушатель КУНС при Военной академии командно-штурманского состава ВВС КА.

С 28 марта 1943 года капитан И. К. Головатюк в действующей армии: в должности инспектора-лётчика по технике пилотирования 3-й Гвардейской ИАД (1-й Гвардейский ИАК). Летал на Ла-5, Як-1 и Як-7. С декабря 1943 года - штурман 63-го Гвардейского ИАП (3-я Гвардейская ИАД), летал на Ла-5. 28 апреля 1944 года был переведён в 66-й Гвардейский ИАП (4-я Гвардейская ИАД), где летал на Як-9 и Як-3. Сражался на Северо-Западном, Брянском, 2-м Прибалтийском, 1-м Прибалтийском и 3-м Белорусском фронтах.

10 октября 1944 года штурман 66-го Гвардейского истребительного авиационного полка (4-я Гвардейская истребительная авиационная дивизия, 1-й Гвардейский истребительный авиационный корпус, 3-я Воздушная армия, 1-й Прибалтийский фронт) Гвардии майор И. К. Головатюк не вернулся с боевого задания (пропал без вести). Всего совершил более 50 боевых вылетов, в воздушных боях сбил лично 10 самолётов противника.

Награждён орденами: Красного Знамени (10.07.1944, 07.10.1944), медалями, в том числе "За боевые заслуги" (03.11.1944).