Доктор медичних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України.

Наукова тематика різнобічна та стосується перш за все нейродегенеративних, генетичних, судинних, інфекційно-алергічних захворювань головного мозку, перебігу гострих і хронічних порушень мозкового кровообігу, уражень периферичної нервової системи, наслідків черепно-мозкових травм.

Професор Ю. І. Головченко має близько 400 опублікованих робіт у наукових фахових виданнях України та міжнародних виданнях, серед них - монографії, посібники, методичні рекомендації, статті, більше 60 впроваджень та патентів. Професор Головченко Ю. І. входить до складу редакційних рад фахових видань, у тому числі «Український медичний часопис», «Український вісник психоневрології», «Ліки України», «Український неврологічний журнал», «Інноваційні технології в медицині», «Мистецтво лікування», «Судинні захворювання головного мозку». Головченко Ю. І. є членом вченої ради НУОЗ України імені П. Л. Шупика, Вченої ради та трудового колективу терапевтичного факультету. Професор Головченко Ю. І. входить у Міжнародне товариство рухових розладів (Movement Disorders Society).