Родился 10 января 1826 года. Образование получил в Полоцком кадетском корпусе и Дворянском полку, из которого выпущен 12 августа 1846 года прапорщиком в армейскую пехоту.
В 1867 году произведён в полковники и вскоре был назначен командиром 122-го пехотного Тамбовского полка. С началом в 1877 году русско-турецкой войны Головин выступил с полком на Дунай и 6 июля был одним из первых в эту кампанию награждён орденом св. Георгия 4-й степени
Затем он отличился в боях под Плевной и 13 декабря был награждён золотой саблей с надписью «За храбрость». 25 апреля 1878 года Головин был произведён в генерал-майоры (со старшинством от 30 августа 1877 года, то есть со дня штурма Плевны). В 1879 году он за отличия во время последней войны получил ордена св. Станислава 1-й степени с мечами и св. Анны 1-й степени с мечами.
По окончании войны Головин командовал 1-й бригадой 31-й пехотной дивизии, в 1883 году награждён орденом св. Владимира 2-й степени.
Скончался 14 марта 1886 года в Санкт-Петербурге, похоронен на Тихвинском кладбище Александро-Невской лавры.
Его братья: