У1905-1908 рр. навчався у сільській школі, спробував сам складати вірші (російською мовою). Навчаючись у Кременчуцькому реальному училищі (1908-1914), мріяв про власну літературну працю. У 1912 р. під впливом «Кобзаря»почав писати вірші українською мовою.
Коли навчання вже фактично було закінчене й за рішенням родини Головко мав скінчити ще один, додатковий, клас, який давав право на вчительську роботу, його несподівано виключили з училища за участь в таємному товаристві «Юнацька спілка»та за написання віршів українською мовою для журналу «Рідна мова».
Після цієї події письменник жив якийсь час на хуторі Поділ, куди переїхали його батьки. Тоді ж він спробував писати прозу (автобіографічна повість «З-за хмари»).
Під час імперіалістичної війни А. Головко вступив до Чугуївського училища прапорщиків, після проходження короткого курсу навчання навесні 1915 р. потрапив на фронт. Він брав участь у боях під Рава-Руською, дістав поранення. 31917 р. Головко працював у школі, волосним інструктором з позашкільної освіти.
У січні 1919 р. в Кременчуцькому видавництві «Маяк»вийшла поетична збірка Головка «Самоцвіти»(17 віршів). Працюючи в місцевій кременчуцькій газеті, друкував у ній протягом перших місяців 1919 р. уривки з розпочатої повісті «У дикому танку. (З часів німецької окупації)», але цей твір лишився незавершеним.
Літо й осінь 1919 р. Головко разом з донькою і дружиною живе на далеких хуторах Стінка і Ляхівці. У червні 1920 р. він записується добровольцем у Червону Армію, де служить начальником кінної розвідки гаубичного артдивізіону об'єднаної дивізії курсантів, яка певний час діяла разом з Першою кінною армією Будьонного.
Січень-квітень 1921 р. займає служба в харківській Школі червоних старшин, де письменник викладав політекономію. У1922 р., демобілізувавшись, він повністю перейшов на літературну роботу, а з 1923 р. став членом Спілки селянських письменників «Плуг».
Перший його завершений прозовий твір — «Момент»(опублікований під назвою «Рафінована проституція»у журналі «Шляхи мистецтва»за 1921 р.). Наступні твори — етюд «Діти Землі і Сонця»(1922), повісті «Можу»(1922) і «Червоний роман»(1923), оповідання «Крученим шляхом»(1924), де майже повністю збережено сюжет «Червоного роману»(для видання творів у двох томах (1957) автор здійснив нову редакцію цієї повісті).
Загальне визнання і популярність здобув А. Головко дитячими оповіданнями та повістями про сільську молодь. Оповідання «Дівчинка з шляху»(1922), «Товариші»(1923), «Пилипко»(1923) склали першу прозову збірку А. Головка «Дівчинка з шляху», що вийшла 1925 р. в Харкові.
Найбільший успіх серед тогочасних творів А. Головка випав на долю оповідань «Пилипко»і «Червона хустина»(друга редакція — 1957 р.), які були опубліковані у 1924 р. і стали хрестоматійними.
У цей період з'явились також його повісті «Зелені серцем»(1924) та «Пасинки степу»(1925), а 1926 р. було видано збірку оповідань і повістей «Можу»(в цей час Головко уже переїхав до Харкова).
Восени 1926 р. письменник готувався до «запису тексту»завершеного на той час в його творчій уяві роману «Бур'ян». Уже наприкінці 1927 р. на республіканському конкурсі до 10-річчя Жовтня книга була удостоєна ювілейної премії. З'явилися її переклади російською, білоруською, а пізніше — німецькою, угорською, польською та чеською мовами.
На 1927 р. в уяві письменника складався новий твір, що дістав назву «Три сини»(після 1931р. — трилогія «Три брати»). У 1932 р. з'явився твір «Мати»(як пролог до роману «Три брати»), а в 1935 р. була опублікована його нова (основна) редакція.
Спробував А. Головко свої сили також і в кіно: написав кіноповість «Скиба Іван»(1934) і на замовлення Одеської та Київської кіностудій кіносценарії фільмів «Митько Лелюк»(1936-1937) та «Літа молоди»(1940).
Під час війни письменник був спочатку військовим кореспондентом авіаційної дивізійної газети, потім — кореспондентом газети ЦККП(б)У «Комуніст»(«Радянська Україна»), аз липня 1943 р. працював у фронтовій газеті «За честь Батьківщини». З-поміж творів воєнного періоду виділяється оповідання «Дружба», яке у 1942 р. вийшло окремою книжечкою в Уфі.
З кінця 40-х років основною роботою А. Головка стала праця над «Артемом Гармашем». Роман у нинішньому його вигляді складається з трьох книг (частин). Перша з них вийшла друком у 1951 р. (із змінами і доповненнями — у 1954 р.), друга — у 1960 р.; у трьох книгах роман опублікований у 1971 р. Письменник розпочав також четверту книгу роману й обмірковував сюжетні ходи п'ятої книги. Та їм уже не судилося побачити світ.
5 грудня 1972 р. А. В. Головко помер.
Спілка письменників України встановила щорічну літературну премію імені Андрія Головка за кращий роман року.
Основні твори: «Бур'ян», «Артем Гармаш», кіноповість «Скиба Іван».