Søholt var i perioden 1982–1988 leder/konservator ved Kystmuseet i Nord-Trøndelag (Woxengs Samlinger), som i dag er en del av Museet Midt i Namdalen. Fra 1988 til 1989 var han konservator ved Stavanger Maritime Museum og i årene 1989–2010 museumsdirektør/1. konservator NMF ved Trøndelag Folkemuseum, Sverresborg. Etter det begynte Søholt som plan- og utviklingssjef i Museene i Sør-Trøndelag (MiST). Høsten 2013 var Petter I. Søholt direktør for Rockheim, som er en avdeling i Museene i Sør-Trøndelag.