Действительный тайный советник (с 1764). Из древнего княжеского рода. Старший из пяти сыновей генерал-адмирала князя М.М. Голицына от второго брака с Татьяной Кирилловной Нарышкиной (1702—1757). Получил домашнее образование, хорошо изучил французский, немецкий и английский языки. Благодаря заслугам отца был принят в ранней молодости в придворный штат и определен на службу в Коллегию иностранных дел. В начале 1742 начал службу «дворянином» при российском посольстве в Голландии, находился на этом посту до 1747. После отзыва в 1748 из Парижа русского посланника А.Л. Гросса в С.-Петербурге появился план своеобразного сохранения русского представительства во Франции. Голицына было решено направить в Париж в свите австрийского посла графа Кауница. В Париже он должен был называться своим именем, но скрывать цель своего пребывания, которая заключалась в сборе необходимых политических и дипломатических сведений. Французы, поняв, что Голицын направлен к ним русским двором как тайный представитель, сами являясь мастерами тайной дипломатии,стали оказывать ему разные знаки внимания, подобающие иностранному эмиссару. В итоге имп. Елизавета Петровна решила отозвать Голицына и вернуть его обратно в Гаагу. В марте 1755 пожалован в канцелярии советники и назначен чрезвычайным посланником в Англии. С сентября 1757 действительный камергер. Вёл переговоры с Англией, пытаясь дипломатическим путём предотвратить английскую помощь Пруссии во время Семилетней войны 1756-1762. Россия была единственной из держав антипрусской коалиции, сохранявшей дипломатические отношения с Лондоном, поэтому английское правительство зондировало через Голицына почву для будущих мирных переговоров. В январе 1762 отозван из Лондона в С.-Петербург.
В июне 1762 получил чин тайного советника. В июне 1762 назначен вице-канцлером и вице-президентом Коллегии иностранных дел. Во время переворота 28.06.1762, возведшего на престол императрицу Екатерину II, был послан Петром III к императрице с письмом, в котором свергнутый император «просил помилования» и разрешения уехать в Голштинию. В царствование Екатерины II, оставаясь вице-канцлером, не пользовался расположением императрицы. По отзывам иностранных дипломатов, он обладал представительной наружностью и по внешнему виду и разговору был похож на министра. Интересуясь в основном внешней стороной дипломатической службы, Голицын не имел серьёзного влияния на внешнеполитическую деятельность. По свидетельству иностранных дипломатов, он стоял в стороне от придворных интриг, «скорее путал, чем помогал даже в тех безделицах, до которых его допускали». Во внешней политике был сторонником австрийской ориентации. Придерживавшийся мнения, что Россия должна препятствовать чрезмерному усилению Пруссии, Голицын в условиях начавшегося русско-прусского сближения большой роли в дипломатических делах не играл. Однако принимал участие в переговорах с иностранными дипломатами и заключении договоров: союзного с Пруссией (1764), торгового с Англией (1766), союзного с Данией (1765) и оборонительного с Польшей (1768). В октябре 1763 вошел в состав Совета при Высочайшем Дворе. В 1767 в качестве депутата от С.-Петербурга участвовал в работе Комиссии по составлению проекта нового Уложения. В феврале 1775 назначен сенатором. В апреле 1775 уволен от должности вице-канцлера и пожалован в обер-камергеры Высочайшего Двора. Имел ордена Св. Александра Невского (1762) и Св. Апостола Андрея Первозванного (1774). В апреле 1778 окончательно оставил службу с сохранением жалованья.
Находясь в отставке, постоянно жил в Москве, где всецело посвятил себя благотворительности: был почетным опекуном Воспитательного дома и главным директором Павловской больницы (с 1788), причем пользовался вниманием и расположением императора Павла I (который в декабре 1797 вновь назначил его сенатором) и Александра I, a также императрицы Марии Фёдоровны, с которой состоял в переписке. В последние годы жизни был занят постройкой Голицынской больницы, учрежденной по духовному завещанию и на средства его двоюродного брата князя Дмитрия Михайловича Голицына. В июле 1796 новая больница была заложена и в сентябре 1801 освящена. Голицын был назначен ее главным директором. Будучи знатоком и любителем искусства, Голицын собрал целый музей редких картин и скульптуры, который завещал на вечное хранение Голицынской больнице. Он считал, что его собрание будет «полезно Отечеству», послужит «к удовольствию публики» и будет доступно «российским художникам, которые не всегда имеют случай видеть хорошие оригинальные картины». После смерти Голицына вся его коллекция, однако, была распродана с аукциона и большей частью ушла за границу. Скончался в Москве в возрасте 84-х лет; похоронен там же под церковью Голицынской больницы.
Женат не был, но в его доме в Москве долго жила венгерская баронесса Клюпфель, от которой Голицын имел трех побочных детей («воспитанников»), получивших в 1772 дворянское достоинство Римской империи и носивших фамилию де Лицыных: 1) Александра Александровича (1768—1789), полковника, убитого в русско-турецкую войну в сражении под Очаковым; 2) Екатерину Александровну (1757—1842), бывшую замужем за камергером князем А.А. Долгоруковым; 3) Дарью Александровну, бывшую замужем за действительным тайным советником Д.А. Олсуфьевым.
