Urodził się w Krakowie w 1923 roku. Ukończył tamtejszą PWST. W teatrze debiutował jako Charys w "Odysie u Feaków" w Starym Teatrze. Grał w teatrach krakowskich, katowickich, warszawskich. Występował m.in. w "Hamlecie" Szekspira, "Diable i Panu Bogu" Sartre'a, "Królu Edypie" Sofoklesa, "Rzeźni" i "Pieszo" Mrożka, "Operetce" Gombrowicza. W środowisku teatralnym był niekwestionowanym autorytetem zawodowym i moralnym. W 1963 roku został aktorem Teatru Narodowego. Tu w reżyserii Kazimierza Dejmka powstała w 1967 jego legendarna już dziś kreacja Gustawa-Konrada w przedstawieniu mickiewiczowskich "Dziadów". Po zdjęciu spektaklu z afisza i zdymisjonowaniu Dejmka przez władze PRL, Holoubek razem z innymi aktorami opuścił Narodowy. Zagrał w ponad 50 filmach. Zadebiutował w 1953 w "Żołnierzu zwycięstwa" w reż. Wandy Jakubowskiej. Stworzył kreacje w obrazach Wojciecha Jerzego Hasa - m.in. "Pętli" i "Pożegnaniach", Tadeusza Konwickiego - "Salcie", "Jak daleko stąd, jak blisko" i "Lawie". Ostatnio zagrał jedną z głównych ról w filmie Sławomira Kryńskiego "Listy miłosne". W latach 1972-1980 był prezesem Zarządu Głównego SPATiF-u, w 1976 r. został posłem na sejm PRL. Zrezygnował z mandatu w 1980 r. W 1989 roku został wybrany na senatora z listy Komitetu Obywatelskiego przy Lechu Wałęsie. Był wieloletnim wykładowcą warszawskiej Akademii Teatralnej, od 1996 roku - dyrektorem artystycznym Teatru Ateneum.