Окончил Морской корпус офицером в 1838 г., плавал в Чёрном и Балтийском морях; в 1845 г. переименован из лейтенантов в штабс-капитаны и назначен преподавателем математики в Московский кадетский корпус.
В 1848 г. вышел по болезни в отставку, в 1852 г. поступил в Императорскую Публичную библиотеку с переименованием в титулярного советника; затем служил по мининистерству двора, в 1860 г. оставил и эту службу.
В 1868 г. занял должность переводчика в учёном отделении Морского технического комитета. Давно уже работая в журнале «Морской сборник», в 1879 г. был назначен помощником редактора. Произведенный в действительные статские советники, в 1884 г. вышел в отставку и уехал за границу.
В 1899 г. вернулся в Россию и умер в 1904 г.
Многолетняя литературная деятельность Головачёва была посвящена почти исключительно морскому делу и, главным образом, истории флота. Перу его принадлежат, между прочим, следующие труды в «Морском сборнике» и других повременных изданиях: