Родился 25 апреля 1908 г. в Петербурге. Обучался игре на фортепиано у С.В. Алперс. В 1920—1925 гг. выступал как солист-пианист, затем работал аккомпаниатором в Ленинградской филармонии (1925—1930). В 1930—1933 гг. работал дирижером в Ленинграде, Краснодаре, Минске, Витебске, Гомеле, Ашхабаде. С 1933 по 1937 г. — дирижер и заведующий музыкальной частью драматических театров и театров музыкальной комедии (Ленинград, Краснодаре, Ташкент, Иваново, Таганрог). В сезон 1936—1937 гг. — дирижер симфонического оркестра в Таганроге. В 1941 окончил Свердловскую консерваторию по классу композиции М.П. Фролова и В.Н. Трамбицкого. В качестве дипломной работы представил Первую симфонию. В 1945—1946 гг. занимал пост главного дирижера оркестра Свердловского областного радиокомитета. В 1947—1949 гг. был художественным руководителем Дворца культуры им. М. Горького в Свердловске. С 1951 — дирижер театров и симфонических оркестров в Уфе, Алма-Ате, Ленинграде.

Талантливый и широко образованный музыкант, великолепный педагог, автор сочинений, развивающих традиции русской классики, – такой вспоминают О.А.Головину ее коллеги и ученики. Многие ее произведения – балет, опера, романсы – могут сегодня достойно представлять уральскую музыкальную культуру на филармонических сценах и в педагогической практике.