История храма берёт своё начало в середине XIX века. Согласно архивным данным, в 1856 году в деревне Головинцы была построена деревянная церковь в честь Покрова Пресвятой Богородицы. Инициатором строительства выступил местный помещик Иван Петрович Лемешков, который выделил земельный участок и средства на возведение храма. Строительство было завершено в 1858 году, и в том же году храм был освящён.
Архитектурно здание представляло собой типичный образец деревянного зодчества того времени: однокупольная конструкция с небольшой колокольней, расположенной над притвором. Фасады были украшены резными деревянными элементами, характерными для народного стиля.
В период с 1860 по 1917 годы храм служил духовным центром для жителей деревни и окрестных населённых пунктов. Здесь проводились регулярные богослужения, обряды крещения, венчания и отпевания. В 1892 году, благодаря пожертвованиям прихожан, была проведена реставрация здания, в ходе которой обновили кровлю и интерьер храма.
После революции 1917 года и установления советской власти религиозная жизнь в стране претерпела значительные изменения. В 1932 году храм был закрыт, а его здание использовалось в различных хозяйственных целях: сначала как склад, затем как клуб. В этот период многие элементы внутреннего убранства были утрачены, а само здание пришло в упадок.
В 1989 году, в период перестройки и ослабления государственного контроля над религиозной деятельностью, местные жители обратились с просьбой о возвращении храма верующим. В 1990 году здание было передано православной общине, после чего начались восстановительные работы. К 1992 году храм был отреставрирован и вновь освящён.