Родился в Новосибирске.
В 1963 году окончил ВГИК (сценарный факультет). В 1970 — Высшие курсы сценаристов и режиссёров при ВГИКе (режиссёрский факультет).
Дебют в мультипликации — «Фильм, фильм, фильм» (режиссёр: Фёдор Хитрук). Создал сценарии ко многим фильмам и мультфильмам.
Голованов — один из создателей Открытого Российского фестиваля анимационного кино, известного как «Таруса», позднее — Суздаль. В 2007 году Владимиру Голованову вручён Приз имени Вячеслава Маясова — за вклад в развитие Суздальского фестиваля.
Руководитель Клуба аниматоров при Московском музее кино.
Владимир Голованов снимался в документальном сериале «Фабрика чудес», фильм 2 «Автор сценария».
