Родился в 1880 г., Воронежская губ., г. Острогожск; русский. Выпускник естественного отделения физ-мат. ф-та Императорского Харьковского ун-та (1906 г.). После окончания преподавал химию и естествоведение в Рельном училище г.Воронежа. Заслужил гражданский чин надворного советника и личное дворянство. После большевистского переворота 1917 г. работал в гидросанитарии земства и в промышленном отделе совнархоза г.Воронежа (специалистом по кожевенной промышленности), а также преподавал на высших женских с/х курсах.

Проживал с женой К.П.Головановой и детьми Екатериной, Львом (умер в 1918 г.) и Еленой в Вигелевском пер. г.Воронежа, кот. позднее был переименован в Больничный пер. (в наст. время ул.Вайцеховского). Последний адрес в Воронеже - Больничный пер., д.12/5.

Первый арест (1919 г.): заключён в тюрьму, но позднее освобожден.

Второй арест (16 февраля 1931 г.) был связан с так называемым «Делом Краеведов», которое было частью сфабрикованного ОГПУ «Академического дела». С.Н.Голованов был арестован и заключён в тюрьму как участник  "контрреволюционной группы преподавателей Реального училища", 5 июня 1931 г. коллегией ОГПУ по ЦЧО приговорён к 3 годам заключения в концлагерь по ст. 58-10, 58-11 УК РСФСР (номер дела П-16967). Должен был быть отправлен в Соловецкий лагерь особого назначения, но заболел психическим расстройством и помещен в спецбольницу в Воронеже. 27 июля был отправлен в Ухтпечлаг, из которого был освобожден 28 августа 1932 г. благодаря обращениям его жены в Помполит и ОГПУ.

Реабилитирован 3 июля 1978 г. Президиумом Воронежского областного суда (источник: Воронежское общество "Мемориал").

После освобождения семья переехала в Москву, где проживала на шоссе Энтузиастов. С.Н.Голованов работал до 1943 г. доцентом кафедры «Общая химическая технология» Московского Химико-Технологического института им.Менделеева.

Скончался 2 февраля 1943 г. в возрасте 62 лет. Кремирован и похоронен (10 лет спустя, в 1953 г.) на 19-ом участке Введенского кладбища Москвы.