Основной деятельностью Ф.А. Головина оставалась дипломатия. 28 июня 1703 года он заключил договор с литовским послом о выступлении Литвы против Швеции. Когда французское правительство добивалось союза с Россией против Австрии, Головин доказал царю, что нет смысла нарушать дружбу с Австрией, Польшей, Англией, Данией, Пруссией и Голландией ради этого союза. 24 февраля 1704 года он отпустил французского посла, а летом того же года под Нарвой подписал новый договор о совместных действиях с Польшей. В 1705 году глава Посольского приказа не допустил вмешательства англичан в торговые дела России, в следующем — безуспешно пытался вести переговоры со шведским королем. Потребовалось нанести ряд поражений шведам, прежде чем Карл XII подумал о мире.

Перегруженный массой обязанностей, Головин успевал заниматься и вопросами развития морских сил. При основании Балтийского флота адмирал получил обязанность «смотреть на него яко вышнему правителю». Фактически Головин не мог лично много заниматься флотом. Однако, управляя монетным двором, он за 1700—1702 годы увеличил выпуск монеты более чем вдвое; этому способствовало использование серебряной руды, найденной у Нерчинска. Средства от монетного двора шли на содержание и строительство флота. Головин держал под контролем обучение, набор кадров, судостроение. Сохранилась его переписка, из которой следует, что генерал‑адмирал следил за постройкой судов на Сяси и Олонецкой верфи. Понятно, что адмирал имел право с гордостью писать 3 мая1704 года:

«…Е.Ц.В. уже сего году в кратком времени флот в 20‑ти кораблях и фрегатах состоящий купно с 7‑ю великими галерами и 10 бригантинами (из которых на каждой по 50 человек и по 5 пушек обретается) на Балтийское море вывесть может, из которого флота уже несколько кораблей у острова Рычерта (Котлина — Н.С.) в 6 милях от Петербурга стоят и достальные в кратце туда же последовати будут, при котором острове на самом проезде и корабельном ходе крепость со многими пушками, в самом море, зимою как мерзло было, из дерева и камени основана и построена есть, и уже и пушками вооружена, и тако ныне неприятельские корабли за столько миль не могут сюда приближаться».

На кораблях окруженный административными заботами Федор Алексеевич почти не бывал; только в мае 1706 года по приезде в Санкт‑Петербург адмирал посетил флот, стоявший у Кронштадта; шаутбенахт Боцис по указанию царя устроил ему торжественную встречу, «как водится в Венеции».

В конце июня 1706 года Петр выехал в Киев и указал Головину прибыть к нему. Адмирал, проводивший переговоры с Пруссией, отправился в Киев, но в Глухове заболел и умер. Очевидно, летняя жара и военные хлопоты не позволили достойно и торжественно похоронить первого генерал‑адмирала; только зимой его тело доставили в Москву. Похоронили Ф.А. Головина 22 февраля 1707 года. Покоился он в Симоновом монастыре, где была фамильная усыпальница графов Головиных. Надпись на памятнике гласила:

«Лета от сотворения мира 7214‑го, а от Р.Х. 1706 года, Июля 30 дня, на память Святых Апостол Силы и Силуана, преставился Его Высокографское Превосходительство Федор Алексеевич Головин, Римского Государства Граф, Царского Величества Государственный Великий Канцлер и посольских дел верховный Президент, ближний боярин, морского флота Адмирал, наместник Сибирский и Кавалер чинов: Святого Апостола Андрея, Белаго Орла и „Генерозитеи“ (Generoesite) и пр.».

Могила не сохранилась. Уже в начале XX столетия от надписи на ней остались только воспоминания. Ныне на месте захоронения стоит Дворец культуры ЗиЛа.

Ф.А. Головину не довелось увидеть в блеске побед новую Россию и славу заложенного его трудами флота. После смерти его обязанности пришлось распределить на несколько человек: никто не мог выполнять их все в одиночку. Тем более в наши дни следует помнить одного из тех, кому Россия обязана первыми государственными успехами конца XVII — начала XVIII века.