Александр Сергеевич Головин родился 26 марта 1983 года в городе Усть-Каменогорске Восточно-Казахстанской области Казахской ССР. По другим данным в пос. Сита.Первая хоккейная школа - Усть-Каменогорск.
В 2001 году выбран на драфте НХЛ «Чикаго Блэкхокс» в 6 раунде под общим номером — 174.Играл в составе омского «Авангарда» до 2008 года.
В течение этого времени был два раза командирован в ХК «Сибирь» в сезонах 2002/03, 2004/05 и 2005/06, и казанский «Ак Барс» в сезоне 2006/07.Начал сезон 2008/09 КХЛ в «Авангарде» , но 26 сентября 2008 года был отдан в СКА Санкт-Петербург в обмен на защитника Александра Рязанцева.
В СКА отыграл один сезон, после чего перебрался в новокузнецкий «Металлург» , в котором за два сезона стал одним из лидеров команды и одним из лучших бомбардиров.Свой последний матч за «Металлург» провел 31 января 2011 года против московского «Спартака» , с которым практически сразу, после матча, заключил контракт по системе обмена. Своей новой, будущей, команде Александр забил первый гол в матче, однако «Металлург» все же уступил со счетом 3: 4.За «Спартак» Александр дебютировал сразу же в следующей, выездной, игре против хабаровского «Амура» 2 февраля 2011 года.
В феврале 2013 года перешёл в карагандинскую «Сарыарку» , но уже 4 апреля расторг контракт с клубом по обоюдному согласию.
С 28 ноября 2015 года играет в клубе «Сахалин» .