Intrapresa la carriera teatrale, iniziò a interpretare piccoli ruoli in lavori quali The Royal Family, nel quale recitò poche battute nella parte di un'infermiera, Children of Darkness, in cui fu la sostituta della protagonista Mary Ellis, e The Ferguson Family. Il debutto a Broadway risale al giugno 1931 nella pièce As Husbands Go presso il John Golden Theatre, cui seguì un altro ruolo importante in Manhattan Melody di Lawrence Hazard, in scena nell'agosto 1932 al Longacre Theatre, fino a una parte da protagonista in Survivor di D.L. James.
Dopo alcuni anni di carriera sul palcoscenico, fece il suo esordio sul grande schermo nel 1936, ottenendo la parte di Joan Carstairs nella commedia Gelosia, in cui recitò accanto a Clark Gable, Jean Harlow e Myrna Loy. Subito dopo interpretò il ruolo per il quale è oggi maggiormente ricordata, quello della contessa Marya Zeleska nell'horror La figlia di Dracula (1936), prodotto dalla Universal Pictures, casa cinematografica specializzatasi durante gli anni trenta in pellicole dell'orrore. Adattamento di Dracula's Guest, un racconto di Bram Stoker[1], il film diede alla Holden l'opportunità di essere protagonista femminile assoluta nel ruolo della languida figlia di Dracula, in una storia affascinante e non priva di sfumature ambigue per via dell'influenza ipnotica e del potere seduttivo esercitati dalla contessa sulle coprotagoniste femminili (interpretate da Marguerite Churchill e Nan Grey)[1].
Dopo questo exploit, ottenne un altro ruolo importante, quello di Alexandrine Zola, moglie del celebre scrittore francese, nel film biografico Emilio Zola (1937), in cui recitò accanto a Paul Muni e che rappresentò l'apice della carriera cinematografica dell'attrice. Nello stesso anno interpretò il ruolo di Marian Morgan in The Man Without a Country, che ottenne una candidatura al premio Oscar al miglior cortometraggio. Nel 1939 apparve nel ruolo di Madame Rapport in un'altra pellicola dell'orrore, Miracles for Sale, che fu l'ultimo film diretto da Tod Browning, uno dei maestri dell'horror. Nel 1940 interpretò il ruolo di Julie La Verne in una versione radiofonica di Show Boat, adattamento dell'omonima pellicola del 1936, nell'ambito dell'antologia Lux Radio Theatre.
La sua carriera cinematografica proseguì con ruoli sempre più di secondo piano, pur in pellicole ad alto budget come Arditi dell'aria (1938), in cui lavorò nuovamente con Clark Gable e Myrna Loy, il western Gli avventurieri (1939), al fianco di Errol Flynn e Olivia de Havilland, l'avventura in costume I vendicatori (1941), accanto a Douglas Fairbanks Jr.. Ma durante gli anni quaranta le sue apparizioni furono limitate prevalentemente a B movie, tranne in sporadiche occasioni, come la commedia I trafficanti (1947), in cui ritrovò Clark Gable, con cui aveva già lavorato in precedenza.
Dopo il primo matrimonio con Harry Dawson Reynolds, la Holden si risposò nel 1944 con William Hoyt, da cui nello stesso anno ebbe un figlio, Christopher (che morirà prematuramente nel 1970).
Il matrimonio con Hoyt durò fino alla morte dell'attrice, avvenuta il 22 marzo 1991, all'età di 87 anni, per un attacco cardiaco.