Основано в конце XVII в. служилыми людьми Головиными, от которых произошло название.
Нилово в качестве села с церковью «преподобного отца нашего Нила Столбенского» упоминается в окладных книгах 1676 г., где показано у той церкви: двор попов, двор дьячков, двор пономарский, двор просвирницын, а в приходе к той церкви двор помещиков, 35 дворов крестьянских, 5 дворов бобыльских. По храмозданной грамоте, данной 10 сентября 1790 г., при церкви преп. Нила Столбенского устроен был придел в честь Сошествия св. Духа, который и освящен 19 октября 1803 г. Данковским протопопом Евдокимом Григорьевым. Каменная Духовская церковь с приделами св. апостолов Петра и Павла и пр. Нила начата постройкою помещицей Елисаветою Павловной Краснопильской в 1830 г., но приделы еще не были освящены.
В XIX — начале XX века село входило в состав Одоевской волости Данковского уезда Рязанской губернии. В 1906 году[4] в селе было 110 дворов.