Дипломную работу (расчёт ЖРД — жидкостного ракетного двигателя с тягой 100 тонн) Я. К. Голованов выполняет под руководством будущего члена-корреспондента АН СССР А. П. Ваничева в лаборатории № 8 НИИ-1 Министерства авиационной промышленности, но при распределении, неожиданно для него направляется в другую лабораторию, которой руководит будущий академик Г. И. Петров. В определенной мере Голованов переживает кризисную ситуацию: срочно надо коренным образом переучиваться с теплотехника на аэродинамика, да и вообще он начинает понимать, что занимается не совсем своим делом. И хотя он всю жизнь гордился двумя секретными отчетами, которые написал в 1956–1957 годах, он чувствует, что призвание его в другом.
В ноябре 1957 года он делает попытку сотрудничества с отделом науки газеты «Комсомольская правда», которым в те годы руководил замечательный журналист и талантливый педагог Михаил Васильевич Хвастунов. Голованов влюблён в газету. Он ухитряется совмещать её с работой в НИИ, и как раз в это время начинается его семейная жизнь: Ярослав женится на выпускнице Физико-технического института. В феврале 1958 года главный редактор «Комсомольской правды» А. И. Аджубей из числа нескольких кандидатов на должность литературного сотрудника отдела науки останавливает свой выбор на Ярославе Голованове. С этого времени вся жизнь Ярослава связана с «Комсомолкой».
Увлеченность газетной работой позволяет Голованову быстро занять одно из ведущих мест среди молодых сотрудников «КП». Весной 1959 года он уговаривает Аджубея направить его в рыболовную экспедицию к берегам Африки. Результатом этой командировки стала не только серия газетных очерков, но и повесть «Заводная обезьяна», опубликованная в журнале «Юность» (1967. № 9) и вышедшая год спустя отдельной книгой под названием «Сувенир из Гибралтара» (М.: Молодая гвардия, 1968). Еще до этого Голованов публикует небольшие научно-популярные книжки: «Штурм бездны» (Географгиз, 1963), «Путешествия в страну урана» (Атомиздат, 1963) и повесть «Кузнецы грома», в которой впервые в нашей литературе появляются новые герои — конструкторы космических кораблей.
Опубликованная в «Юности» (1964. № 1), а затем вышедшая отдельной книгой (М.: Советская Россия, 1964) повесть привлекает внимание Главного конструктора космонавтики Сергея Павловича Королёва, который предлагает Ярославу самому слетать в космос. В июле — августе 1965 года Голованов проходит все проверки в Институте медико-биологических проблем, но смерть Королева перечеркивает все планы журналиста. (В январе — феврале 1990 года Ярослав повторяет попытку стать первым журналистом в космосе, но его бракуют по здоровью, а первым журналистом становится 47-летний японец Тоёхиро Акияма.) Повесть «Кузнецы грома» открывает Голованову путь в Союз писателей СССР, куда его принимают по рекомендации Бориса Полевого и Василия Аксёнова в феврале 1966 года.
Газетная карьера Голованова складывается весьма успешно. В 1960 году он уже заведует отделом информации, в 1963 году становится разъездным корреспондентом, в 1966-м — членом редколлегии. Но уже в 1968 году, стремясь к работе творческой, Ярослав по собственному желанию переходит на должность обозревателя и остается в этом высшим журналистском творческом звании все последующие годы. В течение 10 лет он — специальный корреспондент «КП» на космодроме Байконур. Голованов много путешествует, побывав в 25 странах мира на всех континентах Земли кроме Антарктиды, как сам он говорит «купался во всех океанах земного шара». Стремясь получше узнать свою страну, Ярослав Кириллович предпринимает в 1975–1985 годах путешествия по землям русского Нечерноземья, побывав в 30 регионах европейской части России. Адреса его репортажей: Украина, Крым, Прибалтика, Кавказ, Урал, Сибирь, Средняя Азия, горы Памира и Тянь-Шаня, Дальний Восток, Камчатка, Сахалин, Курилы.
За почти полвека своей работы Ярослав Голованов опубликовал более 1200 газетных статей, очерков и репортажей, более 160 журнальных статей, 20 книг общим тиражом 2 300 000 экземпляров, издавался на 25 языках. Я. Голованов — лауреат высшей журналистской премии «Золотое перо», кавалер двух советских орденов, заслуженный работник культуры РФ.
Главной темой творчества журналиста и писателя Ярослава Голованова была и остаётся космонавтика. С темой космоса связаны его книги: «Кузнецы грома», «Этюды об ученых», «Этюды о великом», «Архитектура невесомости», «Наш Гагарин», «Марсианин» (Повесть о Фридрихе Цандере). Отдельно следует назвать книгу «Дорога на космодром» — историю мировой космонавтики для юношества от мифического Икара до реального полета Гагарина (М.: Детская литература, 1982). Делом всей своей жизни Голованов считает работу над фундаментальной книгой «Королёв. Факты и мифы», вышедшей в издательстве «Наука» в 1994 г. Она началась в 1966 г. и, по мнению автора, продолжается до сих пор. В 1998–2000 годах в «Комсомольской правде» публиковались записные книжки Ярослава Голованова «Заметки вашего современника», охватывающие практически всю вторую половину XX века, вызвавшие большой интерес читателей. Автор намерен издать их отдельной книжкой.