1907 року захистив першу в Російській імперії дисертацію з воєнної психології «Дослідження бою. Дослідження діяльності та властивостей людини як бійця», де вказав на «духовний фактор» як на вирішальний під час бойових дій. Після цього 7 лютого 1908 року обраний екстраординарним професором Академії Генерального штабу, де в подальшому викладав на кафедрі військової історії. Стажувався у Франції, де приятелював із відомим військовим діячем Фердинандом Фошем. 1909 року призначений ординарним професором академії.
Улітку 1919 року Головін прийняв пропозицію адмірала Олександра Колчака й очолив штаб Східного фронту. Згодом виїхав до Криму, де долучився до Російської армії генерала Врангеля. Після її поразки в листопаді 1920 року евакуювався до Галліполі, звідки емігрував до Франції.
1927 року заснував у Парижі Вищі військово-наукові курси(інші мови), які вважав «наступниками» петербурзької Академії Генштабу, та їхні відділення в Брюсселі й Белграді. Написав і видав понад 30 праць з воєнної історії Росії початку XX століття.
Авиация в минувшую войну и в будущую (Прага, 1922)
Тихоокеанская проблема в ХХ столетии (Прага, 1924)
Танки в минувшую войну и будущую (Прага, 1925)
Из истории кампании 1914 года на русском фронте: Галицийская битва: Первый период до 1 сент. нового стиля (Париж, 1930)
Российская контрреволюция в 1917—1918 гг. (1937)
Наука о войне. О социологическом изучении войны (1938)
Военные усилия России в Мировой войне (1939)
Родина
Одружений з Олександрою Миколаївною Сороко (1875—1943)[2]. У шлюбі народився син Михайло (1903—1965) — інженер-авіатор, емігрант до Великої Британії, співробітник британської воєнно-техічної розвідкої в роки Другої світової війни, працівник компанії «Rolls-Royce»[3].
↑Головин Михаил Николаевич // Российское зарубежье во Франции, 1919—2000 : биогр. слов. : в 3 т / под общ. ред. Л. Мнухина, М. Авриль, В. Лосской. — М. : Наука: Дом-музей Марины Цветаевой, 2008. — Т. 1. — ISBN 978-5-02-036267-3.(рос.)
Колянчук О., Литвин М., Науменко К. Генералітет українських визвольних змагань. Біограми генералів та адміралів українських військових формацій першої половини ХХ століття. — Львів : Ін-т українознавства ім. І. Крип'якевича НАНУ, 1995. — 286 с.
Литвин М.Р., Науменко К.Є. Збройні сили України першої половини XX ст. Генерали і адмірали / Інститут українознавства ім. І. Крип'якевича НАН України. — Львів; Харків : «Видавництво Сага», 2007. — С. 68—69. — ISBN 978-966-2918-12-0.