Holmgren viene scelto per la partecipazione al mondiale under-19 in Lituania, svoltosi nel luglio 2021. La nazionale statunitense vince il titolo, battendo in finale la Francia di Victor Wembanyama. Holmgren chiude la manifestazione con 11,9 punti, 6,1 rimbalzi, 3,3 assist e 2,7 stoppate di media a partita, venendo nominato MVP della manifestazione e vendendo incluso nel miglior quintetto.