Окончил Морской корпус офицером в 1838, ходил по Чёрному и Балтийскому морям; в 1845 переименован из лейтенантов в штабс-капитаны и назначен преподавателем математики в Московский кадетский корпус.
В 1848 вышел по болезни в отставку, в 1852 поступил в Императорскую Публичную библиотеку с переименованием в титулярного советника; затем служил по министерству двора, в 1860 оставил и эту службу.
В 1868 занял должность переводчика в учёном отделении Морского технического комитета. Давно уже работая в журнале «Морской сборник», в 1879 был назначен помощником редактора. Произведенный в действительные статские советники, в 1884 вышел в отставку и уехал за границу.
Многолетняя литературная деятельность Головачёва была посвящена почти исключительно морскому делу и, главным образом, истории флота. Перу его принадлежат, между прочим, следующие труды в «Морском сборнике» и других повременных изданиях: