Lielgalvis ir liela pīle. Ligzdošanas areāls koncentrēts galvenokārt Centrālāzijā, Mongolijā un Ķīnas ziemeļrietumu daļā, bet iesniedzas arī Eiropā. Ziemo Indijā, Vidusjūras reģionā un Rietumeiropā. Gājputns, bet Latvijā četri novērojumi arī ziemā. Latvijā ligzdo 4–12 pāru. Sastopams galvenokārt lielajos piejūras ezeros, arī zivju dīķos iekšzemē. Pārtiek galvenokārt no ūdensaugiem, bet nelielā daudzumā ēd arī bezmugurkaulniekus.

Pēters Simons Pallass (Peter Simon Pallas) 1773. gadā sugai deva zinātnisko nosaukumu Anas rufina, taču mūsdienās lielgalvja zinātniskais nosaukums ir Netta rufina. Ģints nosaukums veidots no sengrieķu valodas vārda νηττα, nitta ‘pīle’. Savukārt sugas apzīmējums atvasināts no latīņu valodas vārda rufus ‘ruds’.

Sugai netiek izdalītas pasugas.

Ķermeņa garums 53–57 cm, svars – vidēji 1188 g tēviņiem, 1108 g mātītēm. Liela pīle ar lielu, noapaļotu galvu. Tēviņam riesta tērpā rūsgani oranža galva, koraļļsarkans knābis un melnas krūtis, pakaļgals un vēders. Balti sāni. Mugurpuse tumši brūna. Mātīte dzeltenīgi brūna ar pelēkiem vaigiem, galvas virsa tumši brūna. Knābis tumšpelēks, pie gala sārts.

Tēviņš izdod skaļu, bieži atkārtotu saucienu “beht”. Mātīte, tēviņa vajāta, izdod tāla suņa riešanai līdzīgu “vra-vra-vra”. Riestojot uz ūdens, mātītes sauciens ir apslāpēts “rerr-rerr”.

Gājputns, taču Latvijā reģistrēti četri novērojumi arī ziemas mēnešos.

Latvijā sastopams galvenokārt lielajos piejūras ezeros, arī zivju dīķos iekšzemē. Līdzīgus biotopus apdzīvo arī citur izplatības areālā.

Pārtiek galvenokārt no ūdensaugiem (iegrimušajiem makrofītiem), bet nelielā daudzumā ēd arī bezmugurkaulniekus.

Ligzda parasti ir labi apslēpta augājā, bieži – no veģetācijas veidota tuneļa galā. Ligzda ir bedrīte ar izklājumu vai zema augu kaudzīte ar spalvām izklājumā.

Olu krāsa ir variabla no gaišas krēmkrāsas līdz blāvi zaļganai, reizēm atšķirīga pat viena dējuma olām. Olu izmērs vidēji ir 58,2x42 mm. Dējumā parasti 6–12 olas. Atzīmēti dējumi līdz pat 21 olai, taču, iespējams, šajos gadījumos divas mātītes dējušas vienā ligzdā. Gadā viens perējums. Mātīte perē viena pati. Perēšanas ilgums – 26–28 dienas.

Mazuļi ir ligzdbēgļi. Tos vadā tikai mātīte. Lidspēju mazuļi iegūst 45–50 dienu vecumā.

Ligzdošanas areāls koncentrēts galvenokārt Centrālāzijā, Mongolijā un Ķīnas ziemeļrietumu daļā, bet iesniedzas arī Eiropā. Ziemo Indijā, Vidusjūras reģionā un Rietumeiropā. Pasaules populācija stabila.

Kopš 20. gs. 80. gadiem izplatība Eiropā stipri pieaugusi, taču šobrīd Eiropā ligzdojošā populācija samazinās. Eiropā ziemojošā populācija ir stabila.

Pirmoreiz Latvijas teritorijā lielgalvis reģistrēts 1903. gadā, taču nav skaidras informācijas par putnu skaitu. Literatūrā minēts, ka divi putni nošauti Kurzemē 26. novembrī un viens – 15. decembrī pie Ilūkstes, un tie visi it kā nodoti Dabas muzejam, taču Dabas muzeja krājumā uzskaitīts tikai viens 1903. gadā iegūts lielgalvis.

No 1976. līdz 1979. gadam Engures ezerā ligzdoja hibrīda (brūnkaklis x lielgalvis) mātīte. 2002. gadā Kaņierī, kontrolējot mednieku guvumu, 24. augustā konstatēti trīs un 21. septembrī – viens nesen lidojošs jaunais putns (Jānis Vīksne). Šie novērojumi interpretēti kā pierādīta ligzdošana un līdz ar to ir pirmais zināmais lielgalvja ligzdošanas gadījums Latvijā. 2021. gada 16. jūnijā Kaņierī atrasta izpostīta ligzda, kas pēc atrastās spalvas, konsultējoties ar ārzemju ekspertiem, noteikta kā piederoša lielgalvim (Viesturs Vīgants, Ance Priedniece). Novēroto putnu, tostarp arī ticamo un iespējamo ligzdošanas gadījumu, skaits kopš 2001. gada ievērojami palielinājies. Šobrīd tiek vērtēts, ka Latvijā ligzdo 4–12 pāru.

Ārpus ligzdošanas sezonas reizēm novēroti lielgalvju bariņi, lielākie no tiem Kaņierī – 25 putni 2025. gada 4. oktobrī (Ēva Krēsla un Gaidis Grandāns) un 22 putni 2022. gada 16. oktobrī (Edgars un Vladimirs Smislovi).

Četros gadījumos lielgalvis novērots Latvijā arī ziemā, pirmoreiz – 1908. gada 13. decembrī (pēc vecā stila – 30. novembrī), kad viens putns nošauts Majoru jūrmalā.

Ne pasaulē, ne Eiropā suga nav atzīta par apdraudētu, taču Latvijā nelielās populācijas dēļ lielgalvis ir kritiski apdraudēts.

Sugu ietekmējošie faktori Latvijā nav pētīti. Eiropā kopumā par galvenajiem draudiem tiek uzskatīta dzīvotņu degradācija (piemēram, zemes lietojuma pārmaiņu rezultātā) un medības. Zināms, ka suga cieš no saindēšanās ar svinu. Suga ir jutīga pret putnu gripu, tāpēc to var apdraudēt slimības uzliesmojumi nākotnē.

Latvijā lielgalvis nav iekļauts medījamo sugu sarakstā, taču var tikt nošauts medībās, ja to sajauc ar citu sugu pīlēm. Daļā Eiropas valstu suga tiek medīta.

Lielgalvis ir iekļauts Bernes konvencijas III pielikumā un Bonnas konvencijas II pielikumā.