В XVIII веке в Головчино существовали три деревянные церкви: Воскресения Христова, Иоанна Предтечи и Николая Чудотворца. В конце того же века помещик Хорват возвел две каменные церкви. Согласно «Справочной Книге о церквах, приходах и причтах Курской епархии», изданной в 1909 году, в начале XX века в слободе Головчино находились Николаевская церковь (каменная, построенная в 1797 году), сохранившаяся до наших дней Преображенская церковь (каменная, построенная в 1796 году) и Скорбященская, располагавшаяся в доме графа Толстого.

Преображенская церковь в Головчино является одним из старейших зданий в этом районе. Она была построена на средства прихожан, вероятно, местными мастерами. Церковь имеет один купол и включает в себя колокольню, трапезную, сам храм и апсиду (алтарь). М.П. Цапенко описывал её так: «Особенностью композиции здания является восьмигранный подкупольный барабан, украшенный полуколоннами с упрощёнными базами и капителями. Общий силуэт здания чёткий и выразительный».

Колокольня церкви вызывает интерес своими грубыми и неумелыми формами, а также следами переделок. Местные жители рассказывают, что во время шведского нашествия в начале XVIII века Пётр I приказал приспособить церковь для обороны. Хотя даты строительства церкви и событий шведско-русской войны не совпадают, удивительно, что в колокольне с четырёх сторон есть круглые отверстия, напоминающие бойницы. Для чего же они были сделаны?

Во время войны 1941-1945 годов немцы вывезли резной иконостас, а церковь использовали как кафе. В 1942-1943 годах здесь содержались пленные русские, но после 1944 года в церкви вновь начали проводить богослужения.

Настенная живопись в церкви была недавно обновлена масляными красками, но следов первоначальной росписи не сохранилось. Новые росписи выполнены в стиле русской академической школы. Всё внутреннее убранство, включая иконостас, светильники, утварь, мебель и печи, было создано в последнее время и не представляет художественного интереса.