Александр Евгеньевич Голованов родился 25 июля 1904 года в Нижнем Новгороде в семье рабочего. Первоначальное образование Александр получил в церковно-приходской школе.
В год начала Первой мировой войны он поступает в городское училище. На продолжении учебы настаивали родители, хотя жизнь семьи и без того нелегкая стала с войной еще труднее.
После Октябрьской революции 1917 года Александр оставил учебу и поступил работать на завод.
В мае 1919 года он добровольно вступает в ряды Красной Армии. Воинскую часть, сформированную в Нижнем Новгороде, направляют на Восточный фронт. Голованов рядовым участвует в боях. Часть часто перебрасывают с одного участка фронта на другой. С разгромом войск Колчака Восточный фронт ликвидировался. Часть, в которой служил Голованов, расформировали.
Голованов демобилизовался, вернулся в Нижний Новгород, поступил работать на завод и одновременно учился в школе. Окончил 10 классов. Затем он поступил в летную школу ЦАГИ, которую окончил в 1932 году и был направлен в систему гражданской авиации страны.
В 1939 году Голованов вновь был призван на военную службу в связи с началом военных действий на Халхин-Голе. В составе ВВС он принимал участие в боях.
В дальнейшем летная часть была переброшена в Ленинградский военный округ и участвовала в боях в период советско-финляндской войны 1939—1940 годов. Голованов снова участвовал в военных действиях, показав себя не только отличным летчиком, но и хорошим организатором.
В феврале 1941 года его назначают командиром дальнебомбардировочного авиационного полка. В этой должности Голованов вступил в Великую Отечественную войну на Ленинградском фронте.
В августе 1941 года Александр Евгеньевич Голованов получил назначение на должность командира авиационной дивизии дальнего действия. Полки дивизии участвовали в бомбардировках Берлина. С февраля 1942 года он назначается командующим авиацией дальнего действия действующей армии. Александру Евгеньевичу приходилось решать множество задач – от расширения зоны боевых действий авиации до введения в строй новых самолетов. С каждым месяцем задачи, возлагаемые на ВВС, все более усложнялись.
В 1944 году Голованов возглавляет 18-ю воздушную армию. В ее задачу входило авиационное прикрытие войск Ленинградского и Прибалтийского фронтов. Противником 18-й армии выступал 2-й немецкий воздушный флот, который прикрывал 16-ю и 18-ю немецкие армии. Особенно отличилась армия при проведении Восточнопрусской стратегической операции, в которой принимало участие несколько фронтов.
В 1944 году за отличное управление авиационными частями дальнего действия Александру Евгеньевичу Голованову было присвоено звание Главного маршала авиации.
С окончанием боев в Восточной Пруссии 18-я воздушная армия переводится на Берлинское направление. Она принимает непосредственное участие в боях при проведении Берлинской стратегической операции на завершающем этапе войны.
Война завершилась, и действующие армии стали расформировываться. В апреле 1946 года Голованов вновь назначается командующим авиацией дальнего действия.
В 1948 году он поступает в Академию Генерального штаба, которую через два года успешно заканчивает. После академии Голованов возвращается в дальнюю авиацию на должность главкома.
До сентября 1953 года Александр Евгеньевич работает в Военно-воздушных силах на различных должностях, а затем уходит в запас по состоянию здоровья.
Его деятельность в авиации была отмечена двумя орденами Ленина, тремя орденами Красного Знамени, тремя орденами Суворова I степени, орденом Красной Звезды, рядом иностранных орденов и медалей.
Главный маршал авиации Александр Евгеньевич Голованов скончался в 1975 году.