Głowica wytłaczarki plastycznej jest ostatnim, a co za tym idzie najważniejszym elementem wytłaczarki, gdzie rzeczywiście następuje kształtowanie wyrobu z tworzywa sztucznego. Jest to starannie zaprojektowany blok, zwykle wykonany ze stali narzędziowej wysokiej jakości, takiej jak P20 lub H13, który jest hartowany, odpuszczany i polerowany do lustrzanego wykończenia. Głowica ma za zadanie przyjmować jednorodny, pod ciśnieniem stopiony materiał z wytłaczarki i przekształcać go w ciągły strumień o określonym dwuwymiarowym przekroju poprzecznym. Wewnętrzna droga przepływu, czyli kolektor, wewnątrz głowicy projektowana jest zgodnie z zasadami dynamiki płynów, aby zapewnić, że stopiony polimer dociera do krawędzi głowicy z jednakową prędkością i ciśnieniem na całej powierzchni wylotowej. Jest to niezbędne do zapobiegania problemom takim jak nierówna grubość ścianek czy tzw. "pęknięcie bambusowe". Projekt musi również uwzględniać zachowania specyficzne dla danego materiału, przede wszystkim rozszerzalność matrycy — tendencję lepkosprężystego stopu polimeru do rozszerzania się po opuszczeniu głowicy z powodu zwolnienia naprężeń wewnętrznych. Dlatego otwór matrycy często nie jest dokładną repliką końcowego, pożądanego profilu, lecz jest nieco pomniejszony i inaczej proporcjonalny. W przypadku złożonych profili głowica może być podzielona na kilka płyt ułatwiających obróbkę i konserwację. Wydajność głowicy wytłaczarki plastycznej bezpośrednio określa stabilność wymiarową, jakość powierzchni oraz ogólną jakość wytłaczanego profilu, co czyni jej projektowanie i produkcję specjalistyczną dziedziną łączącą wiedzę empiryczną z zaawansowanym oprogramowaniem symulacyjnym.