В 1900 году новый управляющий Московской конторой Императорских театров В.А. Теляковский пригласил Головина написать декорации для оперы А.Н. Корещенко «Ледяной дом», которую ставили в Большом театре. Это была первая встреча 35-летнего Головина с подобной работой.

Он уже имел опыт в декоративно-прикладной сфере, украсив вместе с Еленой Поленовой интерьеры нескольких особняков. Его знали как портретиста, но в театре работать не приходилось. Не удивительно, что от подобного предложения художник испытал ужас. Он был не уверен в своих силах. «Мне казалось, что я берусь за непосильное дело, и лучше всего будет, если я от него откажусь, пока не поздно <...>, – вспоминал он позднее.

Писать декорации размером 13 х 23 метра – задача не простая, но Головин с ней справился. Он сумел передать саму трагическую эпоху правления императрицы Анны Иоанновны, всесильного Бирона. В эскизе «Площадь перед дворцом близ Невы» (1900) цвет звездной синей ночи Петербурга поддерживается более мягким по цвету голубым снегом, что контрастирует с ярко освещенными окнами ледяного дворца, и светом фонарей. От окон на снег падает золотистый отблеск. Эта игра ультрамарина и охры, света и тени создает трагическое впечатление, подчеркивая значительность архитектуры в синей бесконечности ночи.

Александр Бенуа, восхищавшийся этими декорациями, писал: «Лишь у Сурикова можно найти такую ясность исторического взгляда, такое чуткое понимание прошлого, какое обнаружилось в этих созданиях Головина. Вся пестрая, варварски-яркая, азиатски-роскошная, курьезная и в то же время мрачная, страшная русская жизнь Аннинской эпохи встает здесь как живая».

С 1901 года В. Теляковский, который возглавил Дирекцию Императорских театров в Петербурге, пригласил переехать туда и Головина, который стал главным художником Мариинского театра.