Игорь Головатенко окончил Московскую консерваторию по классу оперно-симфонического дирижирования (класс профессора Г. Н. Рождественского) и Академию хорового искусства им. В. С. Попова (класс профессора Д. Ю. Вдовина). Участвовал в мастер-классах и концертах VII, VIII и IX Международных школ вокального искусства (2006–2008).
В 2006 году дебютировал в «Мессе жизни» Фр. Делиуса (партия баритона) с Национальным филармоническим оркестром России под управлением Владимира Спивакова (первое исполнение в России).
С 2010 года — приглашенный солист Большого театра, где дебютировал в роли Фалька («Летучая мышь» И. Штрауса). С 2014 года — солист труппы театра. Исполняет партии Жермона («Травиата» Верди), Родриго («Дон Карлос» Верди), Лионеля («Орлеанская дева» Чайковского, концертное исполнение), Марселя («Богема» Пуччини).
