Jacob Holm gehört zum Kader der dänischen Handballnationalmannschaft, für die er am 4. November 2016 im polnischen Płock im Länderspiel gegen die Färöer debütierte. Bei der WM 2021 wurde er mit einem 26:24 Sieg über die Schweden Weltmeister. Mit Dänemark gewann er bei den Olympischen Spielen in Tokio die Silbermedaille.