Due mesi dopo aver lasciato "Billy Elliot the Musical", Holland ha superato con successo il provino per il ruolo da protagonista nel film "The Impossible", diretto da Juan Antonio Bayona, a fianco di Naomi Watts e Ewan McGregor. "The Impossible" è basato su una storia vera che ha avuto luogo durante il Terremoto e maremoto dell'Oceano Indiano del 2004. Il film è stato presentato al Toronto International Film Festival il 9 settembre 2012 e commercializzato in Europa nell'ottobre 2012 e in Nord America l'ultima settimana di dicembre del 2012. Holland ha ricevuto elogi universali per la sua performance e molte riviste lo consideravano un contendente per una candidatura ai Premi Oscar. Nel 2012 Holland divenne un destinatario del premio Spotlight Award all'Hollywood Film Festival per il suo ruolo. ""Siamo molto contenti che saremo in grado di riconoscere i talenti recitativi che sono sulla strada della scoperta e della celebrità" - "We are very excited that we will be able to recognize acting talents that are on the road to discovery and stardom"", ha detto Carlos de Abreu, fondatore e direttore esecutivo degli Hollywood Spotlight Awards in un comunicato. Sempre per "The Impossible", è stato annunciato che Holland è diventato un vincitore del National Board of Review Award nella categoria miglior attore emergente.