На заводе Павел трудился с увлечением, без брака и числился одним из лучших среди молодых токарей. В свободные от производства часы увлекался спортом, но ничто так не волновало его душу, как умение тех парней, которые парили над землей.
Он подал заявление в аэроклуб. Его никто не отговаривал, наоборот, коллектив цеха всячески поддержал это стремление юноши.
Обучение летному мастерству проходило без отрыва от основной работы, а это создавало дополнительные неудобства, и, главное, возросла физическая нагрузка. Горячее желание и воля помогли Павлу преодолеть все трудности в освоении «пятого океана». Свои первые полеты он начал па простеньком «У-2», или, как его снисходительно называли, «кукурузнике».
В 1938 г. Павла приняли в Одесскую военно-авиационную школу, которую он закончил через два года и получил назначение в истребительно-авиационный полк на должность летчика-истребителя.
Великая Отечественная война для Военно-Воздушных Сил Красной Армии началась крайне неудачно. Массированные удары немецкой авиации по аэродромам вывели из строя значительную часть летного парка. Летчиков же, желающих сразиться с фашистами, было более чем достаточно, а самолетов на всех не хватало.
Командир полка Герой Советского Союза Л.Шестаков, воевавший еще в Испании, прежде чем доверить дорогостоящую машину и выпустить для выполнения боевой задачи, лично проверял летные качества персонально каждого нилота. Для Головачева испытания прошли успешно.
В первой же воздушной схватке все оказалось для Головачева первым – первый сбитый им самолет МЕ-109, первое ранение в руку и ноги.
В Сталинградской битве он воевал все в том же, но уже ставшим гвардейским, авиационно-истребительном полку. И сражался теперь не новичок, а возмужавший, опытный воздушный боец. Да и противник выдался коварный и беспощадный, привыкший одерживать победы над Мадридом, Варшавой и Парижем. То была 52-я эскадра «Удэт».
Только нелетная погода заставляла сидеть на аэродромах, а так но нескольку вылетов в день: то сопровождение бомбардировщиков, то пресечение налетов вражеской авиации на сухопутные войска, то уничтожение транспортных самолетов, доставлявших разные грузы для гитлеровцев в «Сталинградский котел».
Бывало всякое, не обходилось без потерь и в полку. Однажды Павел едва вывел из штопора поврежденный истребитель, а посадить его все же не удалось. Врезался в берег Волги, да так, что ни о каком ремонте и речи быть не могло. Сам чудом остался жив.
В госпитале искусные врачи наложили на раны многочисленные швы, которые, как и осколки от предыдущих ранений, до конца жизни «украшали» его тело.
Последовало награждение первым орденом Красного Знамени, присвоение воинского звания лейтенант (в 1940–1941 гг. окончившим летные военно-учебные заведения присваивались сержантские звания) и назначение командиром звена.
С окончанием боевых действий под Сталинградом 9-й гв. истребительно-авиационный полк 6-й гв. истребительно-авиационной дивизии 8-й воздушной армии перебазировали под Ростов.
В один из дней марта 1943 г. звено Головачева, входившее в состав эскадрильи, командиром которой был Ахмет-хан-Султан, поднялось в воздух. Им навстречу на значительной высоте шло около ста бомбардировщиков противника в сопровождении шестидесяти истребителей для нанесения удара по фронтовой базе в Батайске.
В завязавшемся воздушном бою летчики эскадрильи, грамотно маневрируя и прикрывая друг друга, сбили 42 «хенкеля», «юнкерса» и «мессершмита», потеряв своих трех краснозвездных «ястребков».
В раскаленном горниле войны зрело и ковалось мастерство Павла Головачева. К ноябрю 1943 года он 225 раз вылетал на боевые задания, участвовал в 92 воздушных боях и сбил 17 самолетов захватчиков, а известие о присвоении ему звания Героя Советского Союза (Указ от 1 ноября 1943 г.) он ознаменовал еще одним сбитым самолетом.
В ходе операции «Багратион» (23 июня – 29 августа 1944 г.) он, отважный летчик, заместитель командира эскадрильи, постоянно в деле по обеспечению прикрытия общевойсковых, особенно подвижных, соединений 1-го и 3-го белорусских фронтов. В родном небе, как и везде, он не щадил себя, дрался столько, сколько нужно было для победы.
В январе 1945 года Павел Яковлевич в Восточной Пруссии бился с врагом, летая на «лавочкиных». Однажды на высоте 4 тысячи метров летчики капитана Головачева обнаружили 20 «фоккевульфов-190», шедших на малой высоте в готовности нанести бомбовый удар но наступавшим советским войскам. Эскадрилья, не мешкая, не выжидая, обрушилась сверху на немцев и рассеяла их боевой порядок. Головачев сбил два самолета. Едва возвратившись на свой аэродром, пополнившись боеприпасами и заправив горючим топливные баки, они услышали команду: «На взлет!».