Олександр Головін народився в шахтарській родині у місті Калтан. Батько — Сергій Володимирович Головін — працював експедитором. Мати працювала бухгалтером. Сергій з дитинства дружив з Олександром Плясуновим, який працював тренером у місцевій ДЮСШ. Коли Олександру було 6 років, батько привів його до Плясунова, який прийняв його в цю спортивну школу. Звідти він перейшов у футбольну школу клубу «Металург-Кузбас»"[3] і Училище олімпійського резерву (Ленінськ-Кузнецький)[4].
Коли Головін виступав в «Металурзі», його запросили до складу збірної Сибіру, яка проводила турнір у Кримську. Там півзахисник звернув на себе увагу скаутів московського ЦСКА, які запросили його в клуб[3].
Клубна кар'єра
ЦСКА (Москва)
У жовтні 2012 року перейшов в ЦСКА[5]. Дебютував у команді 24 вересня 2014 року в 1/16 фіналу Кубка Росії проти «Хіміка» (Дзержинськ) (2:1). Вийшов на гру в стартовому складі, був замінений на 88 хвилині[6].
14 березня 2015 року зіграв свій перший матч в рамках чемпіонату Росії, вийшовши на заміну на 72-й хвилині матчу проти «Мордовії»[7].
Весняну частину чемпіонату почав в якості основного гравця армійців, вигравши конкуренцію у Романа Широкова[9].
9 квітня 2016 року Головін забив перший гол за ЦСКА, вразивши ворота «Мордовії»[10]. Перший дубль за основний склад ЦСКА оформив у матчі проти «Краснодара» в рамках Кубка Росії 20 квітня і допоміг команді вийти у фінал турніру, де ЦСКА з рахунком 1:4 поступився «Зеніту». У тому ж сезоні разом з командою став чемпіоном Росії, вигравши перший трофей з ЦСКА. Влітку 2017 року лондонський «Арсенал» запропонував за Головіна 8 мільйонів фунтів, але отримав відмову[11].
У сезоні 2016/2017 став одним з лідерів команди. У чемпіонаті Росії зіграв усі 30 матчів, забивши в них три голи.
У 2 турі чемпіонату 2017/2018 в жорсткому зіткненні з Головіним отримав серйозну травму нападник московського «Локомотива»Арі[12], і це викликало негативну реакцію з боку представників потерпілого клубу. Головний тренер Юрій Сьомін підтвердив: він сказав Головіну, «що не можна так стрибати в ноги. Арі закривав м'яч, і до нього було не дістатися»[13]. Голова ради директорів «Локомотива» Анатолій Мещеряков заявив: «Я вважаю, що на такі речі, особливо в моменті з Арі, треба звертати більш жорстку увагу суддям, тому що там був прямий стрибок в ноги, за який треба було карати не лише жовтою карткою[14] (Головін отримав жовту картку на 82-й хвилині, за три хвилини до заміни Арі, якого несли з поля на ношах)[12].
Незважаючи на цей неприємний інцидент, новий сезон Олександр почав добре, забивши в 1-му і 3-му турах чемпіонату Росії у ворота „Анжі“ (3:1) та „СКА-Хабаровськ“ (2:0) і віддавши кілька важливих гольових передач.
1 грудня взяв участь в домашньому розгромі „Тосно“ (6:0), забивши гол на 58-й хвилині, і не реалізувавши одинадцятиметровий удар на 78-й хвилині[15].
15 березня 2018 року забив дебютний гол у єврокубках у ворота французького „Ліона“ (3:2), в рамках 1/8 фіналу Ліги Європи УЄФА. За підсумками глядацького голосування був визнаний кращим гравцем тижня в Лізі Європи. За росіянина проголосували 89 % вболівальників[16]. 5 квітня в матчі проти лондонського „Арсеналу“ (1:4) в рамках 1/4 фіналу Ліги Європи УЄФА на 15-й хвилині забив видовищний гол зі штрафного, але це не допомогло ЦСКА пройти в півфінал (6:3 за сумою двох матчів).
6 травня в 29-му турі чемпіонату Росії взяв участь в домашньому розгромі тульського „Арсеналу“ (6:0). У цьому матчі Головін забив гол, протягнувши м'яч з центру поля і обігравши двох захисників та воротаря, а також відзначився гольовою передачею на Федора Чалова.
За підсумками сезону 2017/18 увійшов у список найкращих молодих гравців Ліги Європи[17]. На його рахунку було два забитих м'ячі у п'яти матчах плей-оф.
«Монако»
16 липня 2018 року віце-президент «Монако» Вадим Васильєв повідомив про бажання укласти з Головіним п'ятирічний контракт[18].
27 липня 2018 року було офіційно оголошено про його перехід в «Монако». Термін контракту розрахований на 5 років[19]. Сума трансферу склала 30 мільйонів євро, що стало рекордно дорогим для російських футболістів[20].
Також трансфер Головіна виявився третім за ціною серед гравців, яких російські клуби коли-небудь продавали за кордон. Його зарплата складе близько 2 мільйонів євро на рік[21]. Раніше на нього претендував «Наполі», коли головним тренером команди був Мауріціо Саррі. Після його переходу в «Челсі» лондонський клуб також намагався придбати Головіна. У число претендентів на нього також входив «Ювентус»[22].
5 серпня 2018 року провів перше тренування у складі «Монако», а вже 8 серпня він травмувався на тренуванні[23] та вибув більш ніж на місяць.
21 вересня 2018 дебютував за «Монако» в домашньому матчі проти «Німа», вийшовши на заміну на останні 18 хвилин, а вже за чотири дні вперше вийшов у стартовому складі в грі проти «Анже». 16 грудня 2018 отримав червону картку в матчі з «Ліоном» за жорсткий підкат проти Набіля Фекіра, через що отримав чотири матчі дискваліфікації[24]. Лише на п'ятому місяці після дебюту забив перші голи за клуб: 29 січня 2019 у матчі Кубку ліги проти «Генгама» та 2 лютого 2019 у матчі Ліги 1 у ворота «Тулузи». Загалом у першому сезоні провів за «Монако» 35 матчів у всіх змаганнях та забив 4 голи.
У сезоні 2019/20 був основним центральним півзахисником команди, зіграв у 25 матчах чемпіонату й забив 3 голи.
10 березня 2024 року поєдинок Ліги 1 проти «Страсбура» став ювілейним, 200-м, у складі «Монако» у всіх турнірах[25].
7 червня в матчі з Білоруссю відбулася дебютна гра Олександра за збірну: у другому таймі він вийшов на поле, замінивши Романа Широкова. На 77-й хвилині того матчу він відзначився забитим м'ячем[29].
Головін повернувся в команду після того, як її очолив тренер ЦСКА Леонід Слуцький.
26 березня 2016 року в товариському матчі проти Литви на 61-й хвилині забив гол[30].
Був викликаний в збірну для участі у чемпіонаті Європи 2016 року, де брав участь у кожному з матчів групового етапу, але результативними діями відзначитися не зумів.
Французька газета «Le Monde» включила росіянина в список найбільш талановитих молодих гравців турніру[33]. У стартовому матчі чемпіонату світу з Саудівською Аравією, в якому збірна Росії перемогла 5:0, забив зі штрафного 5-й гол на останній доданій хвилині матчу, а також став автором двох гольових передач. За підсумками ігор групового етапу був включений в символічну збірну англійських «The Guardian»[34]The Telegraph[35], а також французького видання L'Équipe[36].
У матчі 1/8 фіналу проти Іспанії Головін, зігравши на полі всі 120 хвилин основного і додаткового часу, в післяматчевій серії пенальті реалізував свій удар. Збірна Росії завдяки двом сейвам Акінфєєва і точним ударам Головіна, Смолова, Ігнашевича і Черишева здобула перемогу в серії одинадцятиметрових (4:3) і вийшла в чвертьфінал. У матчі 1/4 фіналу проти Хорватії був замінений у додатковий час, на Алана Дзагоєва. Після додаткового часу рахунок був рівний (2:2), у серії пенальті перемогу здобула збірна Хорватії.