Родился в 1950 году в Москве. В 1976 году окончил Московскую государственную консерваторию имени П.И. Чайковского по классу сочинения профессора Е.К. Голубева и по классу инструментовки профессора Ю.А. Фортунатова. В 1979 году окончил ассистентуру Московской консерватории.
С 1975 года – преподаватель класса композиции ГМУ имени Гнесиных.
С 1989 года – преподаватель кафедры композиции и инструментовки РАМ имени Гнесиных, с 2002 года – профессор.
В 1998 году А. Головину присуждена премия Правительства Москвы в области литературы и искусства за оперу «Первая любовь», поставленную в Московском театре «Новая Опера».
В 2004 году на XV Открытом Российском кинофестивале «Кинотавр» он получил Приз имени М. Таривердиева «За лучшую музыку к фильму» (художественный кинофильм «О Любви» режиссёра Сергея Соловьёва).
Среди сочинений А. Головина: опера «Первая любовь» по одноименной повести И. Тургенева, балет «Бемби» по мотивам сказки Ф.Зальтена, четыре симфонии, кантата «Простые песни» на слова Н. Рубцова, «Восемь стихотворений графа Василия Комаровского» для сопрано с оркестром, «Canto d’attesa» для скрипки с оркестром, Канцона для виолончели и струнного оркестра, «Две песни без слов» для камерного ансамбля, «Музыка для струнных», Музыкальные картинки по сказке «Бемби» для ансамбля солистов, струнный квартет, камерные и вокальные произведения, хоры, музыка для фортепьяно.
В 2007 году А. Головиным выполнена инструментовка для голоса и симфонического оркестра произведения А. Шёнберга «Brettl-Lieder» («Песни кабаре»). В 2017 году он оркестровал пять песен Н. Метнера для сопрано и симфонического оркестра.
Произведения А. Головина звучали в исполнении Государственного академического симфонического оркестра России, Большого симфонического оркестра имени П.И. Чайковского, Государственной академической симфонической капеллы России, Симфонического оркестра Мариинского театра, Симфонического оркестра BBC (Великобритания), Филармонического оркестра Брно (Чехия), Симфонического оркестра Руанской консерватории (Франция), Симфонического оркестра Парижской консерватории CRR, Московского камерного оркестра «Musica Viva», Струнного квартета «Arpeggione» (Франция) и таких дирижёров и солистов, как Вероника Дударова, Владимир Вербицкий, Владимир Федосеев, Валерий Гергиев, Валерий Полянский, Игорь Жуков, Александр Рудин, Оливье Хольт (Франция), Миша Дамев (Швейцария), Ксавье Дюлетт (Франция), Юрий Башмет, Максим Федотов, Александр Голышев, Млада Худолей, Луана Пеллегринески (Италия).
Сочинения А. Головина исполнялись в Германии, Австрии, Финляндии, Франции, Италии, Великобритании, Польше, Греции, США.
С 1994 года А. Головин выступает в качестве дирижёра собственных произведений, а в 2004 году в Большом зале консерватории под его управлением прозвучал Концерт для виолончели с оркестром Н. Мясковского (солист – Александр Рудин).
В 2014 году в Большом зале Московской консерватории состоялся авторский концерт А. Головина. Большой симфонический оркестр имени П.И. Чайковского под управлением автора исполнил ряд его симфонических произведений, в том числе – премьеру Четвертой симфонии «Свет неприступный».
Произведения А. Головина опубликованы издательствами «Музыка», «Советский композитор», «Alphonse Leduc» (Франция), «Editio Supraphon» (Чехия), «Zen-On Music» (Япония), “mph” Musikproduktion Hoeflich (Германия). Различные сочинения А. Головина записаны на грампластинках фирм «Мелодия» и «Русский Диск», а также на компакт-дисках фирм «Boheme Music», «Arts and Electronics» (США), «Cadenza» (Германия), «Relief» (Швейцария). Фирмой «Мелодия» осуществлён выпуск четырёх авторских компакт-дисков. В 2015 году фирма «TOCCATA CLASSICS» (Великобритания) выпустила компакт-диск с записями избранных симфонических произведений А. Головина.
В 1998 и 2001 гг. А. Головин был членом жюри Международного конкурса композиторов «Masterprize» (Великобритания), а в 2005 году – членом жюри Международного конкурса на лучшее произведение для симфонического оркестра, объявленного Большим симфоническим оркестром имени П.И. Чайковского. В 2015 году А. Головин осуществлял художественное руководство Международным музыкальным фестивалем имени П.И. Чайковского в Клину.
А. Головин – автор музыки к 17 кинофильмам, телесериалам и театральным постановкам, в том числе, к художественному кинофильму «Коридор бессмертия» (2017 год).
Лауреат премии Правительства Москвы.
