В мае 2023 года Головин объявил о помолвке с коллегой Александра Попова. В июне пара подала заявление в ЗАГС, а 13 июля сыграла свадьбу.
По словам актёра, он старается делать всё возможное, чтобы его супруга была счастлива, отмечая, что после прежних неудач в личной жизни ему повезло встретить «космическую» девушку.
Головин, как правило, неохотно делится подробностями личной жизни. Известно, что у него есть дочь Оливия от гримера Светлана Белогурова.
В течение нескольких лет актёр не признавал отцовство, однако в 2019 году ДНК-экспертиза подтвердила родственную связь, после чего суд обязал его выплачивать алименты. Сам артист публично эту историю не комментировал, а на недавние вопросы журналистов об общении с ребёнком заявил, что у него нет дочери.
