Утром 21 августа 2002 года в Москве на Пятницком шоссе, 36 в микрорайоне Митино во время прогулки с собакой Владимир Головлев был убит. Его труп с огнестрельными ранениями в голову был найден в районе лесополосы Пятницкого шоссе. Похоронен на Митинском кладбище Москвы через три дня. По некоторым данным, причиной его убийства послужило его заявление по поводу начавшегося расследования процесса приватизации в Челябинской области и вызова его в Прокуратуру области, о том, что «он (Головлев В. И.) потянет многих за собой».