Holmén debuteerde in het Zweeds voetbalelftal op 15 november 2006, toen er in Le Mans met 0-1 werd gewonnen van Ivoorkust. De middenvelder begon op de bank en mocht van bondscoach Lars Lagerbäck vijf minuten voor tijd invallen voor Daniel Andersson. Zijn eerste doelpunt voor het nationale team scoorde hij op 13 januari 2008. Tijdens de 0-1 overwinning op Costa Rica scoorde Holmén de enige goal. Hij werd tevens opgenomen in de selectie voor het EK van 2012, waar hij met Zweden in de groepsfase werd uitgeschakeld.