Родился 3 июля 1980г. Женат, трое детей.

Окончил среднюю школу №88 Санкт-Петербурга в 1996 году, и в том же году поступил на физический факультет СПбГУ. С отличием окончил бакалавриат (июнь 2000) и магистратуру (декабрь 2002) по кафедре физике высоких энергий и элементарных частиц. После окончания магистратуры учился в аспирантуре, и 28 декабря 2006 года защитил кандидатскую диссертацию по специальности «теоретическая и математическая физика». Диссертационная работа была посвящена проблемам квантования систем со связями и квантовой механике на искривленных многообразиях и подмногообразиях.

В 2007 – 2010 годах работал в Мюнхенском Университете на кафедре профессора В. Муханова, известного специалиста по космологии ранней Вселенной. В этот период Головневым совместно с Мухановым и Ванчуриным были предложены модели векторной инфляции, вызвавшие большой интерес среди космологов. В дальнейшем А. Головнев внес большой вклад в изучение этих моделей и установление их нестабильности.

С сентября 2010 года работал ассистентом на кафедре физике высоких энергий и элементарных частиц. С 2015 года доцент кафедры.

Научные интересы относятся к теоретической космологии, моделям инфляции, дополнительным измерениям, массивной гравитации, телепараллельной гравитации и другим моделям модифицированной гравитации. 29 марта 2018 защитил докторскую диссертацию.

Курсы: Теоретическая космология (2 курс магистратуры, осенний семестр) , Космология и физика элементарных частиц (4 курс, весенний семестр)