Леонид Евгеньевич Головня родился в 1939 году в Москве. В 1961 году он окончил географический факультет МГУ, а в 1966 году - режиссёрский факультет ВГИКа (мастерская Ефима Дзигана). Вскоре после окончания института он стал режиссёром «Мосфильма». Головня снял такие фильмы, как «Эхо далеких снегов» (1969), «Конец Любавиных» (1972), «Матерь человеческая» (1975), «Вишневый омут» (1980).
Головня был одним из основателей творческого Совета кинообъединения «Паритет» при Кинофонде России, а также являлся членом Международного Фонда радио- и телевизионных продюсеров и Ассоциации иностранной прессы Нью-Йорка. Последнее время режиссёр жил в Нью-Йорке и Мадриде. В столице Испании он работал над новым проектом, основанном на его собственном романе «Запах лимона» (2007). Как сообщает РИА Новости со ссылкой на Гильдию кинорежиссёров Союза кинематографистов, дата похорон в Москве уточняется.