В 1776 году в селе Гулынки под Рязанью, в родовом имении древнего рода Головниных родился мальчик, которого назвали Василием. И дед, и отец его были гвардейскими офицерами, поэтому неудивительно, что Васю уже в шесть лет записали в Преображенский полк. Дворянских детей принимали на службу ещё с малолетства, и к совершеннолетию они уже имели офицерский чин за выслугу лет. В девять лет Василий осиротел и попал на учёбу в Морской кадетский корпус. С морем он и связал всю свою дальнейшую жизнь.
Обучение Василий окончил ещё в 1792 году, но по юности лет был оставлен в кадетском корпусе ещё на год. Этим временем Головнин воспользовался, чтобы как следует изучить физику и гуманитарные науки. В январе 1793 года он в чине мичмана начал службу на военном флоте.
В 1799 году Василий Головнин сражался с французами у берегов Голландии. В 1801—1805 гг. он был прикомандирован к английскому флоту, где успел послужить под командованием адмирала Нельсона. Между вахтами он писал книгу «Военные морские сигналы для дневного и ночного времени», которой пользовались на русском флоте следующие 24 года.
В 1806 году лейтенанту Головнину доверили командование шлюпом «Диана», на котором ему предстояло обойти весь мир. Начальство приказало Василию Михайловичу изучить северную часть Тихого океана и доставить материалы в Охотск. 25 июня 1807 года «Диана» отбыла в экспедицию. Плавание вдоль берегов Европы и Африки проходило спокойно. 20 апреля 1808 года корабль прибыл в порт Саймонстаун в Южной Африке, где команда узнала о начале русско-английской войны. Местные колониальные власти были обязаны задержать шлюп вражеского государства. При этом у Головнина имелись все бумаги от британского правительства, и объявлять русских военнопленными было как-то неудобно. Кроме того, властям колонии не хотелось сажать себе на шею пленных, которых потребовалось бы неопределённое время кормить и содержать. С русских просто взяли обещание, что они никуда не уплывут, и стали с надеждой ждать побега непрошеных гостей. Ждать пришлось долго — команда «Дианы» слово держала. Лишь через год, когда отсиживаться в Африке русским совсем уж надоело, шлюп ушёл в море, сопровождаемый облегчёнными вздохами англичан.
Добравшись до Камчатки, Головнин получил приказ «немедленно приступить к созданию точнейшего описания Южных Курильских и Шантарских островов». Пополнив припасы, «Диана» вышла из гавани 24 апреля 1811 года. Поначалу всё шло хорошо — удалось нанести на карту все острова Курильской гряды, и даже открыть новый, который назвали островом Среднего в честь помощника штурмана Василия Среднего. Однако, когда экспедиция добралась до Кунашира, и Головнин сошёл на берег для изучения острова, это не понравилось японским властям. В результате Головнин, мичман Мур, штурман Хлебников, четыре матроса и курилец Алексей, который служил переводчиком, оказались в плену. Японцы посчитали географическое исследование вторжением на суверенную территорию и нарушением политики Сакоку — то есть «закрытой страны».
Отношения России с Японией к тому времени были уже сильно подпорчены. В 1804 году подданные микадо отказались принимать российское посольство Резанова. В ответ тот приказал лейтенанту Хвостову и мичману Давыдову «попугать сахалинских японцев». Подчинённые Резанова взялись за дело слишком уж рьяно: они захватили несколько кораблей, сожгли два японских поселения и установили на пепелище русский флаг. За эти художества оба были отправлены в Петербург, где их предали военному суду. Однако японцы не подозревали, что их обидчиков строго наказали…
Старший помощник Головнина, Пётр Рикорд сразу же отплыл в Охотск, откуда решил немедленно отправиться в Петербург, чтобы там по дипломатическим каналам попытаться как-то спасти Головнина из закрытой Японии. Ему удалось добраться до Иркутска, но местный губернатор отказался продлевать ему подорожную, утверждая, что сообщение в столицу уже отправлено. Рикорду удалось-таки получить разрешение на поиск информации о судьбе пленных. Он вернулся в Охотск и на шлюпе «Диана» и бриге «Зотик» 22 июля 1812 года вышел в море, взяв на борт нескольких японцев, спасённых с разбившегося не Камчатке корабля. Кроме того, на борту «Дианы» находился японец Леонзаймо, насильно вывезенный с родины в 1804 году, которого Рикорд нашёл в Иркутске.
Целый месяц ушёл у моряков на то, чтобы добраться до залива Измены — так теперь называли место, где Головнина и остальных взяли в плен. С помощью Леонзаймо составили письмо к японскому губернатору Кунашира. Ответа не последовало, а когда русские шлюпки попытались подойти к берега, их встретили огнём из японской крепости. Второе письмо тоже осталось без ответа. 4 сентября 1812 года Рикорд отправил в крепость на переговоры Леонзаймо, которому доверял. На следующий день парламентёр принёс печальные новости: капитан Головнин и его спутники убиты. Рикорд уже был готов приказать напасть на Кунашир, но всё-таки решил добыть достоверные доказательства убийства японцами российских подданных.
8 сентября русские моряки захватили корабль, на котором оказался богатый торговец Такедая Кахэй. Он заявил, что капитан и ещё пятеро русских сейчас находятся в городе Матсмае. Купец даже сумел подробно описать тех, о ком говорил, что придало вес его словам. Оказалось, что после бесчинств Хвостова и Давыдова японское правительство разрешило применять силу при малейшем подозрении на русское вторжение. Чтобы помочь захваченным членам экспедиции, по мнению Кахэя, нужно было убедить японские власти в том, что Хвостов и Давыдов действовали без санкции сверху и осуждены за это. Будет лучше, если с японскими чиновниками проведёт переговоры не просто морской офицер, а человек, обладающий солидным чином. Поэтому Рикорда для этой миссии удостоили специально придуманным титулом Начальник Камчатки.
В июне 1813 года шлюп «Диана» вновь прибыл в залив Измены. С помощью Кахэя Рикорд написал официальное письмо и отправил купца с ним на берег. На следующий день японец вернулся и заявил, что все русские живы и находятся в городе Матсмае. Процесс их освобождения сдвинулся с мёртвой точки. Для него потребовалась лишь официальная бумага о том, что Хвостов и Давыдов понесли суровую кару за свои злодеяния. Рикорд отправился в Охотск и привёз нужный документ.
В последний момент передача пленных чуть не сорвалась. По японскому этикету, входя в помещение, необходимо снимать обувь. Русские офицеры не могли себе позволить находиться на официальной церемонии в парадном мундире, при шпаге и в чулках. Японцы настаивали на соблюдении своего этикета. В конце концов, Рикорд нашёл выход. Перед началом мероприятия матросы доставили в место подписания документов новые начищенные до блеска сапоги. По улице русские офицеры шли в самых старых сапогах, какие только смогли найти, а, приходя на место, переобувались в новые и чистые, которые для японцев назвали «кожаными чулками». Самураям такой подход очень понравился: с одной стороны, уважили японские традиции, а с другой, настояли на соблюдении своих собственных законов чести.
Спустя два долгих года Головнин, два его офицера, четыре матроса и курилец-переводчик смогли вернуться в Россию. Мичман Мур в плену повредился рассудком и на родине застрелился, а всех остальных щедро наградили. Сам Головнин был произведён в капитаны второго ранга и получил пожизненный пенсион в полторы тысячи рублей в год, штурман Хлебников — пенсион в сумме полного годового жалования, матросы — пенсион и право оставить службу в любой момент на их усмотрение. Курилец Алексей получил кортик и ежегодные выдачи пороха и свинца.
В 1817 году Головнин отправился в новое кругосветное плавание на военном шлюпе «Камчатка». На этот раз он успешно его завершил. За вклад в географическую науку Василия Михайловича избрали в Петербургскую Академию наук. В 1821 году его назначили помощником директора Морского корпуса, а ещё через два года — генерал-интендантом флота. До самой смерти в 1831 году он работал на этой должности, и при нём (как ответственном за кораблестроительную часть флота) было построено 26 линкоров, 21 фрегат и 10 первых в России пароходов, не считая более мелких судов. Кроме того, за свою жизнь Головнин написал множество книг по географии и тонкостям морского дела. Самой популярной из них стало подробное описание его первой кругосветки и двухлетнего пребывания в японском плену.