- Concerto-Symphonie pour alto et violoncelle avec orchestre (Symphonie n°1) (1976)
- Sonate brève pour alto et piano (1979)
- Élégie pour violoncelle seul (1979)
- Bambi. Petites images musicales sur le conte de fées de Felix Salten pour ensemble de solistes (1980/1992)
- Deux pièces pour flûte et piano (1981)
- Sinfonia concertante pour alto et piano avec orchestre (Symphonie n°2) (1981)
- Quatuor pour deux violons, alto et violoncelle (1982)
- Sonatine pour piano (1983)
- Symphonie n°3 (1986)
- Chansons simples. Cantate pour mezzo-soprano, basse, piano et orchestre de chambre sur des versets de Nikolai Rubtsov (1988)
- Musique pour cordes (1988)
- Passé lointain pour piano solo (1990)
- Svete Tikhij (« Lumière tranquille ») pour chœur mixte (1991)
- Deux chansons sans paroles pour ensemble de solistes (1993)
- Crépuscule. Deux poèmes d'Evgueni Baratynsky pour mezzo-soprano et piano (1995)
- Premier amour. Opéra en un acte, sept scènes avec épilogue, d'après l'histoire du même nom d'Ivan Tourgueniev (1996)
- Valse tirée de la musique du film About Love (1998)
- Canto d'attesa pour violon et orchestre (1999)
- Prélude sur le thème E-F-G pour orchestre symphonique (2002)
- Huit Poèmes du comte Vasily Komarovsky pour soprano et orchestre (2006)
- Canzone pour violoncelle et orchestre à cordes (2008)
- Symphonie n°4 « Lumière inaccessible » (2013)
- Antiennes à la mémoire de l'archiprêtre Mikhaïl Pravdolyubov pour orchestre symphonique (2018)
- Sinfonia concertante pour hautbois et orchestre symphonique (2021)
- A Celestial Settlement, fresque symphonique (2022)
- Golovine a également composé la musique de 17 films, séries télévisées et productions théâtrales.
Les œuvres de Golovine ont été interprétées par l'Orchestre symphonique académique d'État de Russie, l'Orchestre symphonique de Tchaïkovski, l'Orchestre symphonique du Théâtre Mariinsky, l'Orchestre symphonique du Théâtre de l'Opéra Novaya de Moscou, la Capella Symphonique d'État de Russie, l'Orchestre symphonique de la BBC, l'Orchestre philharmonique de Brno, l'Orchestre Symphonique du Conservatoire de Rouen, l'Orchestre Symphonique des Jeunes de l'Oural, l'Orchestre Symphonique National du Tatarstan, l'Orchestre de Chambre Musica Viva, l'Ensemble des Solistes du Bolchoï et par des chefs et solistes de premier plan tels que Valery Gergiev, Vladimir Fedoseyev, Vladimir Verbitsky, Alexander Rudin, Valery Polyansky, Mischa Damev, Olivier Holt, Igor Zhukov, Yuri Bashmet, Maxim Fedotov, Esther Yoo et Mlada Khudoley.
Ses compositions sont publiées par Muzyka, Sovetsky Compozitor, Zen-On Music Co., Alphonse Leduc, Editions Musicales et Musikproduktion Höflich.