masa ciała samic 480–590 g, samców 540–700 g. Gatunek ten przypomina wyglądem marmozetę lwią, główną różnicą jest ubarwienie - czarne futro pokrywa większą część ciała, z wyjątkiem łap i głowy, które mają złoty odcień. Cechuje je niewielka głowa i ciało oraz stosunkowo duże kły i bardzo długi ogon. Dymorfizm płciowy słabo zaznaczony.
Tryb życia Marmozeta złotogłowa żyje w lasach tropikalnych, gdzie przebywa na wysokościach od 3 do 10 metrów nad ziemią. Prawie całe swoje życie spędzają na drzewach, włączając w to sen i reprodukcję. Prowadzą dzienny tryb życia. Tworzą grupy złożone z 2-8 osobników (zazwyczaj 3-4); okazjonalnie tworzą grupy liczące do 16 osobników. Typowa rodzina składa się z rodziców i ich najmłodszego potomstwa. Pary łączą się na całe życie, okres godowy rozpoczyna się około września i kończy w marcu. Ciąża trwa 125-132 dni. Oboje partnerów opiekuje się młodymi. Samce osiągają dojrzałość płciową w około 24. miesiącu życia, samice w 18. Dorosłe osobniki tej samej płci wykazują wobec siebie agresję terytorialną.