В 1932 году, в 28 лет, он начинает обучение полетам в небе, становится летчиком-асом, затем начальником крупнейшего Восточно-Сибирского управления Гражданской авиации, которое выводит в лучшие. Перед войной Голованов — шеф-пилот Аэрофлота, орденоносец, его фото публикуется на обложке популярного журнала «Огонек».
В своей книге «День-М» перебежчик В. Резун-Суворов уделяет Голованову главу под названием «О сталинском буревестнике», где пишет:
«Он — воплощение воли и энергии… Этот портрет похож на портрет супермена из кинобоевиков, но именно им он и был. Голованов достигал высших результатов в каждом деле, за которое брался».
Однако далее В. Резун, как и в других своих «трудах», лжет, утверждая, что Голованов был одним из «исполнителей темных заданий» у Сталина, его личным телохранителем, следователем и пилотом. Отсутствие достоверных сведений о Голованове способствовало появлению таких слухов и «версий».
Резун, не смущаясь, приписывает Голованову то, что он на своем самолете якобы доставлял в Москву будущие жертвы сталинского террора, в их числе и маршала В. К. Блюхера. Но, как выясняется в деталях лишь сейчас, сам Голованов в 1937 году оказался в «черном списке» в Иркутске и чудом избежал ареста, благодаря предупреждению знакомых чекистов тайно уехал в Москву, где устроился на работу простым пилотом, вновь начав карьеру с «ноля». А в годы войны и после нее, судя по всему, именно нежелание Голованова участвовать в политических интригах и обусловило в первую очередь его отдаление от Сталина, а затем и опалу.
В 1948 году А. Е. Голованов был снят с должности командующего Дальней авиацией и соответствующих его званию постов больше не получал. После окончания с отличием Академии Генерального штаба назначен командиром воздушно-десантного корпуса. Это при том, что в 1944 году все воздушно-десантные войска находились в его подчинении.