Балерина, балетмейстер и балетный педагог, одна из ведущих балерин Большого театра, где
она танцевала с 1933 по 1959 год. Как отмечали критики, её искусству был свойственен героико-оптимистический стиль в сочетании с блестящей виртуозностью.
После ухода из Большого, С.Н. Головкина стала директором Московского академического хореографического училища (с 1960), которое в 1988 г. по её инициативе было преобразовано в Академию хореографии. Софья Головкина поставила несколько балетов, среди которых "Коппелия" Делиба и "Маленькая симфония" Беллини. Она принимала участие в жюри многих конкурсов: в Москве, Варне, Джексоне, Париже, Хельсинки и Токио, является автором книги "Уроки классического танца в старших классах". М. Головкиной посвящён документальный фильм
"Судьба моя – балет".
Скончалась С.Н. Головкина в феврале 2004 года, похоронена в Москве на Ваганьковском кладбище (16 уч.). Могила на Есенинской аллее, справа, во 2 ряду могил, очень заметная.