Il est choisi en 257e position du repêchage d'entrée dans la LNH 1994 par Détroit.
Joueur travailleur, il est respecté et s'est fait une solide réputation de joueur « dur ».[réf. nécessaire]
Fidèle à Détroit depuis 1994, il a de nouveau prolongé son contrat avec les Wings jusqu'en 2012 pour un montant de 1 875 000,00$ par année. Il a gagné la coupe Stanley en 1997,1998, 2002 et 2008.
En , une semaine après remporté la coupe Stanley, il est opéré pour une hernie. Le directeur général Ken Holland indique que Holmstrom aura besoin d'environ deux mois pour s'en remettre.