На большей части территории основной гнездовой биотоп — высокоствольные ельники, иногда с примесью сосны горной (Pinus mugo) и пихты белой. Реже гнездится в смешанных елово-широколиственных лесах и высокогорных кедровниках; боров с участием лиственницы и сосны обыкновенной избегает в любое время года. На севере и в Сибири характерен для темнохвойной тайги, однако встречается там достаточно редко — возможно, изучен недостаточно в силу скрытного образа жизни. На Азорских островах, где местный лавровый лес почти полностью вырублен, хорошо приспособился к интродуцированному японскому кедру, многочисленен в небольших рощицах можжевельника азорского. На Канарах, помимо лаврового леса, охотно гнездится в лесах с участием сосны канарской (Pinus canariensis) и завезённой сюда сосны лучистой. Во внегнездовой период биотопы более разнообразны и могут включать в себя кустарниковые заросли, лиственные и смешанные леса, сады и парки. В горах встречается до верхней кромки леса — в швейцарских Альпах до 2200 м, на Кавказе до 2000 м, в Гималаях до 4000 м, в Японии до 2600 м над уровнем моря[6][10].
Преимущественно оседлый вид, совершающий нерегулярные кочёвки в зимние месяцы. Только на крайнем севере ареала перемещения на юг приобретают характер полноценной миграции. Масштаб таких перемещений может варьировать очень сильно: в одни годы осенние кочёвки корольков напоминают массовый исход — инвазию, а в другие почти не заметны. Такая разница объясняется не только суровостью зимы, но и повышенной конкуренцией птиц за доступ к кормам в отдельные годы. Если зима в предыдущий сезон была достаточно мягкой, следовательно большее количество птиц смогло пережить это время года и вывести потомство — повышенная плотность вынуждает птиц искать пропитание в районах с более мягким климатом[11]. Подобно другим мелким птицам, как например крапивнику или ополовнику, в холодную погоду корольки ночуют группами в каком-либо укрытии, тесно прижавшись друг к другу[6].
Сезон размножения в зависимости от района обитания начинается в апреле или начале мая, когда смешанные стайки корольков распадаются и птицы разбиваются на пары[7]. Как правило, для постройки выбирается высокое дерево, обычно старая ель с густыми раскидистыми лапами. Гнездо почти шарообразное (несколько сплюснутое с боков), подвесное, хорошо замаскировано в свисающих ветвях на расстоянии 1,5—2 м от ствола и на высоте от 3 до 15 м (чаще всего 6—8 м) от земли[8]. Сбоку в верхней части гнезда имеется поперечно-округлое лётное отверстие. Наружный диаметр гнезда около 11 см, внутренний диаметр 6,5 см, размеры летка 28 х 34 мм[12]. Строят гнездо обе птицы в течение трёх недель, хотя большую часть работы выполняет самец. Наружные стенки изготавливаются из разнообразного растительного материала — кусочков зелёного мха, лишайника, стебельков трав, папоротника, веточек ели, ивы и осины. Весь это материал склеивается большим количеством паутины. Изнутри, помимо вышеперечисленного, гнездо выложено шерстью, перьями, растительным пухом и мелкими кусочками берёсты[7][12][10]. Внутреннее пространство гнезда очень тесное — птенцы сидят в нём, прижавшись друг к другу и при этом иногда на двух ярусах[8].
В году две кладки, каждая из которых состоит из 6—12 (обычно 8—10) яиц белого цвета с лёгким желтоватым либо кремовым налётом и очень мелким светло-коричневым или ржавчатым крапом. Яйца очень мелкие: (12—15) х (9—11) мм[13][12]. Насиживает одна самка в течение 16—19 дней, начиная с середины кладки[14]. У только что появившихся на свет птенцов пуховой наряд почти полностью отсутствует, за исключением редкого тёмно-серого пушка на голове. После вылупления самка ещё в течение недели непрерывно находится в гнезде, обогревая потомство. В этот период, как и во время насиживания, корм в гнездо приносит только самец, а позже трудятся оба родителя. В возрасте 17—22 дней птенцы покидают гнездо и сидят рядком на ветке, а спустя несколько дней начинают потихоньку перепархивать. В течение недели взрослые птицы подкармливают их, пока те не становятся полностью самостоятельными[13]. Выпавшие из гнезда ещё нелётные птенцы стараются по стволу забраться наверх, цепляясь за неровности коры и издавая громкий писк — родители кормят их на месте[15].
По окончании гнездового периода молодые и взрослые птицы собираются в стайки, часто смешанные с лазоревкой, московкой, буроголовой гаичкой, пищухой, пеночками и другими мелкими птицами, и кочуют в поисках корма. Средняя продолжительность жизни королька составляет 2 года, а максимально известный возраст зарегистрирован на территории Дании — 5 лет и 5 месяцев[16]. По результатам кольцевания самому старому желтоголовому корольку было 7 лет (Рябицев, 2008).
Питается преимущественно мелкими беспозвоночными и их личинками. Немалую долю в рационе составляют тля, ногохвостки и гусеницы, особенно в период размножения[14]. Употребляют в пищу пауков, мелких жуков, цикад, перепончатокрылых, двукрылых, веснянок, ручейников, комаров-долгоножек, короедов, сеноедов и т. п.[17] В небольшом количестве кормятся семенами хвойных деревьев[13].
Пищу добывают в верхнем ярусе леса — кроне хвойных деревьев, в щелях коры, под слоем лишайника. Изредка опускаются и подбирают корм с земли. Вследствие малого размера и высокой скорости обмена веществ корольки вынуждены постоянно находится в поиске корма, даже во время демонстративного пения или строительства гнезда. Всего за 12 минут голодания желтоголовый королёк может сбросить до трети своего веса, а меньше чем за час умереть с голоду[6].
Справочник «Handbook of the birds of the world» перечисляет 14 подвидов желтоголового королька, распространённого в Евразии, Канарских и Азорских островах[6]:
На большей части территории основной гнездовой биотоп — высокоствольные ельники, иногда с примесью сосны горной (Pinus mugo) и пихты белой. Реже гнездится в смешанных елово-широколиственных лесах и высокогорных кедровниках; боров с участием лиственницы и сосны обыкновенной избегает в любое время года. На севере и в Сибири характерен для темнохвойной тайги, однако встречается там достаточно редко — возможно, изучен недостаточно в силу скрытного образа жизни. На Азорских островах, где местный лавровый лес почти полностью вырублен, хорошо приспособился к интродуцированному японскому кедру, многочисленен в небольших рощицах можжевельника азорского. На Канарах, помимо лаврового леса, охотно гнездится в лесах с участием сосны канарской (Pinus canariensis) и завезённой сюда сосны лучистой. Во внегнездовой период биотопы более разнообразны и могут включать в себя кустарниковые заросли, лиственные и смешанные леса, сады и парки. В горах встречается до верхней кромки леса — в швейцарских Альпах до 2200 м, на Кавказе до 2000 м, в Гималаях до 4000 м, в Японии до 2600 м над уровнем моря.
Характер пребыванияПреимущественно оседлый вид, совершающий нерегулярные кочёвки в зимние месяцы. Только на крайнем севере ареала перемещения на юг приобретают характер полноценной миграции. Масштаб таких перемещений может варьировать очень сильно: в одни годы осенние кочёвки корольков напоминают массовый исход — инвазию, а в другие почти не заметны. Такая разница объясняется не только суровостью зимы, но и повышенной конкуренцией птиц за доступ к кормам в отдельные годы. Если зима в предыдущий сезон была достаточно мягкой, следовательно большее количество птиц смогло пережить это время года и вывести потомство — повышенная плотность вынуждает птиц искать пропитание в районах с более мягким климатом. Подобно другим мелким птицам, как например крапивнику или ополовнику, в холодную погоду корольки ночуют группами в каком-либо укрытии, тесно прижавшись друг к другу.