Han började i Bolton som sjuåring. Gjorde proffsdebut på lån till Bury FC som möte Cambridge United som 19-åring. Han debuterade i Bolton några månader senare mot Burton i Liga cupen.
Han debuterade i England U-21 landslag i maj 2016.
Rob Holding gjorde sitt första Arsenalmål när han inledde målskyttet mot Chivas de Guadalajara 1 augusti 2016. Arsenal vann till slut med 3–1 träningsmatchen. Holding startade sin första ligamatch hemma i premiären mot Liverpool, säsongen 2016/17. Hans första mål i Premier League dröjde till 1 maj 2022, då han gjorde första målet när Arsenal bortabesegrade West Ham med 2–1.[2]