В 1956 окончил ракетный факультет МВТУ им.Баумана. С 1956 по 1958 – инженер в НИИ-1, руководимым академиком Келдышем.

С 1958 корреспондент «Комсомольской правды», спецкор, член редколлегии, обозреватель. Сфера интересов – история науки и космонавтика. Опубликовал более двадцати книг, переведенных на двадцать пять языков, их общий тираж около двух миллионов экземпляров, полторы тысячи статей, очерков и репортажей.

В своих героях Голованов стремился открыть и выявить «устремленность к звездам и божественное предназначение…». В качестве своего кредо выбрал слова Гете: «Я могу обещать быть искренним, но не бесстрастным». Поэтому он писал страстно и увлеченно. Читатели любили его статьи о целительной красоте лесов и храмов, о коллизиях в космосе и корриде, о мистике океана и луговых сказках российского Нечерноземья. Равно как и о незримых связях жителей древнего Пскова и современного Парижа.

Его аналитическое мышление сливалось с образным мировосприятием художника. Лучшие его книги и статьи читаются на одном дыхании, как захватывающий роман, однако первое место в его творчестве занимают космос и наука.

Главным делом своей жизни Голованов считал книгу Королев. Факты и мифы. Она задумывалась, писалась, выстраивалась и перерабатывалась 28 лет. В результате читатель получил повествование, в котором история отечественной космонавтики изложена не просто с фактологической точностью, но и органично высвечена ярким, образным языком.

Суть жизни выбираемых героев Голованов чаще всего познавал «на собственной шкуре». Проплавав несколько месяцев на сейнере, подружился с рыбаком Юрием Погасием, ставшим главным персонажем его повести Сувенир из Гибралтара. Неоднократно спускался в жерло вулканов на Сахалине и на Камчатке с академиком Г.Штейнбергом. Голованов прошел испытания, готовясь к полету в космос, но не полетел, зато написал книгу о Гагарине Космонавт № 1. А книга Правда о программе APOLLO – битва за Луну вышла только в 2000. Вторит сегодня Битве за Луну еще одна повесть Голованова – Марсианин. Она посвящена первооткрывателю космических бесконечностей отечественному изобретателю и ученому Фридриху Артуровичу Цандеру, создателю проекта межпланетного космического корабля.

Героями трижды переиздававшейся книги Этюды об ученых стали Архимед, Леонардо да Винчи, Джордано Бруно, Паскаль, Декарт, Эйнштейн и др. Перо Голованова выбирало тех людей, которые были первопроходцами и энтузиастами. Будь это первым вступившим на Луну астронавт Нейл Армстронг или митрополит и строитель Филипп Колычев, воздвигший на Соловках Успенскую церковь.

Кумиром Голованова всегда оставался Альберт Эйнштейн.

Последней, наиболее значимой работой Голованова стал трехтомник Заметки вашего современника. Эта своеобразная летопись (с 1953 по 2001), составлена из записных книжек. Большая часть во многом экспериментального сочинения печаталась в течение нескольких лет на страницах «Комсомольской правды». Заметки вашего современника – жанр своеобразный, сочетающий философские обобщения, сопоставление разноликих, интересных фактов истории страны, исповедальную хронику, высказывания и поступки совершенно несхожих людей – от всемирно знаменитых до никому неизвестных, но не менее привлекательных своей одаренностью и непубличной самобытностью.