Фёдор Головин был одним из ближайших сподвижников Петра 1, руководил внешнеполитическим ведомством. Он содействовал царю в строительстве военного флота, внедрении западных обычаев, способствовал распространению научного знания и развитию культуры в России. Головин выполнял различные дипломатические миссии, занимался укреплением позиций России в мире, в связи с усложнением
внешнеполитических задач осуществлял перестройку работы дипломатического корпуса. Его деятельность непосредственно связана со следующими процессами, явлениями и событиями: подписание
Нерчинского договора (1689 г.) Великое посольство (1697 – 1698 гг.). Одним из важнейших событий в дипломатической карьере Фёдора Головина было заключение Нерчинского договора между Россией и
Китаем. Причинами этого события были необходимость урегулирования русско-маньчжурского конфликта в Приамурье, стремление двух государств установить официальные границы. Федор Головин отправился в Нерчинск для встречи с китайской делегацией, в условиях вооруженного конфликта пошёл на значительные территориальные уступки и после длительных переговоров заключил Нерчинский договор, согласно которому Россия обязалась разрушить Албазинский острог, утратила возможность использовать Амур как транспортную артерию, однако отстояла право на Забайкалье. В результате впервые была определена система торговых и дипломатических отношений между Китаем и Россией, была установлена общая граница.
Другим ключевым процессом, связанным с политической карьерой
Головина, стало осуществление Великого посольства (1697 – 1698 гг. ) — дипломатической миссии Петра 1 в Европу. Причинами организации поездки были необходимость найти союзников для борьбы с Османской
империей и стремление государя ознакомиться с культурой, бытом и технологическими традициями западноевропейских государств. Фёдор Головин взял на себя закупку всего необходимого для кораблей: от
компасов до пушек. Пребывая в западных государствах, Головин приглашал иностранных кораблестроителей и офицеров на службу в Россию. Он вёл дипломатические переговоры, склоняя европейских правителей к объединению против Турции. Благодаря умелым действиям Головина на русскую службу поступило около восьми сотен иностранных офицеров, врачей, инженеров, закуплено несколько десятков тысяч ружей с невиданными ещё в России штыками. Особую роль в Великом посольстве сыграл царь Пётр 1, который отправился в составе русской делегации “инкогнито”. Он лично прошёл курс обучения артиллерийскому делу, кораблестроительству, посещал многие фабрики, слушал лекции по различным наукам, встречался с европейскими лидерами. В результате Великого Посольства не удалось найти союзников против Оманской империи, но зато удалось создать коалицию против Швеции и привлечь большое количество иностранцев на службу.
Таким образом, Фёдор Головин сыграл большую роль в реализации задач внешнеполитического ведомства. Вплоть до своей смерти руководил русской дипломатией, под его надзором была создана система дипломатических представительств России за рубежом. Он участвовал в подписании русско-польского договора о взаимной поддержке в Северной войне, по результатам которой Россия получила выход к Балтийскому морю. Головин внес вклад в создание системы образования: он ведал функционированием школ математических и навигацких наук, которые действовали до середины 18 века.