Родился Головатый в 1732 году в селении Новые Санжары Полтавской губернии, в довольно обеспеченной семье малороссийского (украинского) казачьего старшины. Учился в Киевской академии, но не окончил ее, так как бежал в Запорожскую Сечь. Точная причина такого поступка неизвестна. Скорее всего, Антон Головатый вдохновился идеалами того времени, которые заключались в казачестве и его боевой деятельности. В Сечь молодой казак поступил в возрасте 25 лет (в 1757 году).
По словам историка Запорожской Сечи Скальковскаго, Головатого считали отличным казаком Кущевского куреня. Так как он был грамотным, то был направлен служить в команду при кошевом атамане. Но уже спустя пять лет Головатого избрали куренным атаманом, то есть на самое почетное и ответственное место в Сечи. Батька в курене (поселении) пользовался широкой патриархальной властью, собственноручно наказывал провинившихся, действовал независимо от кошевого, судьи, писаря и есаула.
Обычно куренными атаманами были пожилые казаки, и то, что Головатый стал им в возрасте 30 лет, указывает на его выдающиеся способности. Еще через два года он в качестве полкового старшины руководил тысячным отрядом и сражался со взбунтовавшимися татарами на реке Бердь. Антон Головатый участвовал в двух турецких войнах и других сражениях. Бился он либо в пешем строю, либо с казачьей флотилией. Особенно отличился при взятии турецкой крепости на острове Березань, подняв уровень уважения к казакам в русских войсках. За эту операцию Головатому пожаловали офицерский орден Святого Георгия.
В целом Антон Головатый был не столько военным, сколько умелым общественным деятелем. В 1768 году он стал писарем при старшинах и казаках, которые ездили в Петербург за жалованьем. После Головатый работал то при войсковом судье в Сечи, то при кошевом атамане в походе. В 1774 году его выбрали посланцем в Петербург. В это время русское правительство уже сильно давило на Сечь, запорожцы волновались о будущем родины, поэтому Головатому поручили отстоять права войска на земли перед двором и получить грамоту на владение запорожскими землями. Посланника войска приняли в столице милостиво, отмечает казачий историк Федор Щербина.
Екатерина II обещала простить вину Запорожского войска и даже передала войску грамоту через новороссийского генерал-губернатора князя Потемкина. В грамоте говорилось, что казакам нужно выбрать двух или трех депутатов и прислать их ко двору для разбора претензий запорожцев. Но, несмотря на это, дни Запорожской Сечи уже были сочтены. Война с турками закончилась, поэтому Потемкину уже не нужны были казаки, в связи с чем он стал выступать против них.
В октябре 1774 года выбранные депутаты войска – бывшие войсковые есаулы Сидор Белый и Логин Мощенский, а также полковой старшина-писарь Антон Головатый – выехали в Петербург в сопровождении 21 казака. Но пока они убеждали правительство в своей правоте, князь Потемкин, желавший прибрать к рукам земли казаков, послал генерала Текелли, который разрушил Запорожскую Сечь.
Узнав о случившемся, Сидор Белый и Антон Головатый задумали возродить Запорожское войско, так как не представляли своей жизни без казачества. Вскоре Головатый появился в свите князя Потемкина. Благодаря его хлопотам насчет войска запорожцы получили возможность служить в конвое императрицы Екатерины II, посетившей Новороссию. Также Головатый передал ей документ, в котором выразил желание образовать казачье войско и служить в русской армии.
Головатый был популярен при дворе императрицы. Он рассказывал вельможам казачьи истории, малорусские анекдоты, пел песни. Он отлично умел играть на чувствах и самолюбии других людей. В итоге он добился создания Черноморского казачьего войска, которое по решению Екатерины переселилось на Кубань. Именно Головатый установил порядки внутреннего самоуправления войска, выпустив документ «Порядок общей пользы». При этом он вместе с товарищами – кошевым Чепигой и писарем Котляревским – исключил Войсковую Раду как орган высшего казачьего самоуправления. Они сделали первый шаг к насаждению частной собственности на землях, отданных войску по грамоте.
Антон Головатый стал войсковым судьей и вторым лицом черноморского казачества после кошевого атамана Захария Чепиги. Казаки называли Головатого «Антон Андреевич», атамана – просто «Харько». При этом они явно любили Чепигу больше, чем Головатого, которого считали паном себе на уме. Каким же на самом деле был Головатый?
Антон Андреевич слыл примерным семьянином. Он женился на дочери казачьего старшины Ульяне Порохне. У них было шесть сыновей и дочь. В 1794 году его супруга умерла в родах, за два года до этого скончалась (была отравлена) дочь Мария. Воспитание детей Головатого легло на плечи его сестры по матери Агафьи Бойко.
Историк Федор Щербина отмечает, что Головатый был очень религиозным и убежденным приверженцем порядков патриархального семейного быта. Войсковой судья построил несколько церквей за свой счет, в том числе над могилой любимой дочери Марии. Также он много жертвовал церкви. Головатый был ласков с членами своей семьи, но сдержан, особенно с другими дальними родственниками. Жена и теща обращались к нему почтительно. А в письмах детей к отцу проглядывает искренняя любовь.
Антон Головатый высоко ценил обычаи, тон обращения и ту обстановку, которая отличала ранговых старшин войска от рядового казачества. Известно о его пристрастии к чинам и орденам, настойчивом поиске дворянских корней и прав, назойливой просьбе о жаловании его жене перстня царицы за хлопоты по воспитанию детей. При этом судья не стеснялся эксплуатировать рядовых казаков для решения своих дел и наращивания имущества. А еще он умел угодить начальству с помощью подарков.
В целом Антон Головатый играл решающую роль в войске, тогда как простой и бесхитростный атаман Чепига должен был лишь «руку прилагать». Судья не раз давал наставления кошевому под предлогом благих намерений.
Отдаление от народа привело к тому, что казаки стали считать Головатого завзятым паном, который усердно поклоняется не православному кресту, а знакам отличия чиновных старшин от рядовых черноморцев.
В 1797 году войско избрало Головатого кошевым атаманом, однако новый батька не успел услышать эту радостную весть – он умер, изнуренный лихорадками после персидского похода. Похоронен недалеко от Баку, в Камышевани, на берегу Каспия.