Sorthovedet måge er en mellemstor måge med et helt sort hoved og helt hvide vingespidser i sommerdragt. Den måler 36-38 cm med et vingefang på 92-100 cm og er lysegrå på oversiden og hvid under. I yngledragt er hovedet mørkere og mere heldækkende sort end hættemågens brune hætte, og næbbet er kraftigt, klart rødt med et mørkt bånd nær spidsen. Det mest udmærkende træk er dog de helt hvide vingespidser - de fleste måger har sorte vingespidser. I vinterdragt har fuglen et hvidt hoved med en mørk maske omkring øjet.
Kaldet er et nasalt, jamrende "kja-vii" eller "kau-au", der lyder blødere og mere nasalt end de fleste andre mågers kald, og som ofte er den bedste måde at opdage en sorthovedet måge blandt hættemåger på. Arten er en sjælden, men tiltagende gæst og en fåtallig ynglefugl i Nordvesteuropa. Den yngler i kolonier på øer, gerne indlejret i hættemågekolonier, hvis tætte og larmende samvær giver et fælles værn mod rovdyr; hunnen lægger normalt 2-3 æg i en grund redeskål af plantemateriale, og begge forældre deltager i rugning og pasning af ungerne. Føden er alsidig og består af insekter, fisk, krebsdyr, orme og ådsel - fuglen søger føde både over vand, på marker og langs strande, fanger gerne insekter i flugten på en næsten ternelignende måde og følger undertiden pløjende traktorer. Arten ses fra april til september og overvintrer ved Middelhavet og Sortehavet. For den nationale ynglebestand i Danmark er arten vurderet som sårbar (VU) på Den danske Rødliste 2019, der udarbejdes af DCE/Aarhus Universitet sammen med Dansk Ornitologisk Forening.