Актерская профессия, по признанию Саши, была его мечтой с раннего детства. Первая возможность проявить себя появилась, когда мальчику не исполнилось и десяти. Родители, уже вернувшиеся к тому времени в Москву, обратили внимание на объявление о наборе в модельное агентство Славы Зайцева. Изначально планировалось записать на кастинг только дочь Женю. Но Саша, услышав о планах родителей, уговорил взрослых записать и его. В итоге семья пошла навстречу сыну. Ко всеобщему удовольствию, кастинг удачно прошли оба ребенка. Во время обучения в школе моделей, Саша постигал азы хореографии, актерского мастерства и дефиле. Одним из преподавателей, внесшим наибольший вклад в развитие заложенных талантов, был преподаватель Андрей Александрович Белкин. Первый съемочный опыт мальчик получил в 1999 году на съемках музыкального клипа российского рок-музыканта Найка Борзова на песню «Три слова». Затем последовали приглашения на съемки водевиля Виталия Москаленко «Бледнолицый лжец», главные роли в котором исполнили Сергей Безруков, Анна Самохина и Екатерина Гусева, а также детского фантастического фильма Сергея Русакова «Повелитель луж», одна из главных ролей в котором досталась самому Саше. В 2002 году мальчик вытащил новый счастливый билет – роль в известном юмористическом киножурнале «Ералаш». Начиная с этого момента вплоть до 2010 года, мальчик почти ежегодно принимал участие в новых выпусках сериала. В общей сложности Саша появился в четырнадцати выпусках киножурнала. В том же 2002 году юный актер принял участие в съемках теленовеллы «Самородок», созданной по повести Василия Шукшина «Шукшинские рассказы». Одновременно с этим молодой человек с головой окунулся в очередную юношескую авантюру. Саша заявил свою кандидатуру на роль в первом российском мюзикле «Норд-Ост». До этого момента актер не работал с вокальными партиями, и этот опыт стал для него первым подобного рода. Вследствие своей юношеской самоуверенности Головин вошел в историю как первый исполнитель роли Сани Григорьева в детстве в первом российском мюзикле. Первый громкий успех в полнометражном кино пришел к Саше в 2006 году, вместе с приглашением на роль в драму Александра Атанесяна «Сволочи». Фильм рассказывал о событиях 1943 года, когда для выполнения секретного задания была создана специальная диверсионная группа, состоящая из нескольких 14-15-летних подростков, приговоренных к смертной казни за совершенные ими преступления. Головину досталась одна из ключевых ролей подростка по кличке «Кот». Во время подготовки к съемкам, почти все юные актеры вызвались выполнять основные трюки самостоятельно, прибегая к помощи дублеров только в самых крайних случаях. Так начались несколько месяцев изнурительных физических тренировок. За это время Саша получил навыки обращения с боевым оружием и усердно занимался экстремальным альпинизмом. Старания с лихвой окупились – фильм получил кинонаграду «MTV-Россия».
Помимо большого кино и театра, Головин неоднократно принимал участие в съемках рекламных продуктов, таких как «Нестле» и «Чупа-Чупс», танцевал с Ксенией Бородиной в проекте «Танцы со звездами» и был участником соревнований по шоссейно-кольцевым гонкам на скутерах.
