W reprezentacji Szwecji Holmberg zadebiutował 13 czerwca 1926 zremisowanym 2-2 towarzyskim meczu z Czechosłowacją. Był to udany debiut, gdyż Holmberg w 89 min. ustalił wynik spotkania. Ostatni raz w reprezentacji wystąpił 1 lipca 1932 w przegranym 1-4 meczu Pucharu Nordyckiego z Norwegią. W 39 min. meczu zdobył jedyną bramkę dla "Trzech Koron". W latach 1926–1932 rozegrał w reprezentacji 14 spotkań, w których 8 bramek. W 1934 József Nagy, ówczesny selekcjoner reprezentacji Szwecji powołał Holmberga na mistrzostwa świata. Na turnieju we Włoszech był rezerwowym i nie wystąpił w żadnym meczu.