М. Ю. Головнин — автор более 60 научных публикаций, в том числе статей в ведущих экономических журналах, таких как «Вопросы экономики», «Мировая экономика и международные отношения», «Проблемы прогнозирования», «Общество и экономика» и др. Сфера научных интересов — денежно-кредитная политика России и стран Центральной и Восточной Европы, проблемы финансовой глобализации, валютно-финансовая интеграция на постсоветском пространстве. Победитель конкурса на соискание грантов Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — кандидатов наук и их научных руководителей (2006–2007 гг.), лауреат конкурса «Лучшие экономисты РАН» в 2004, 2005 и 2008 гг.