Holbrook studerte ved Denison University og tjenestegjorde i US Army under den andre verdenskrig da han var stasjonert i Newfoundland, hvor han også gjennomførte flere teaterproduksjoner. Hans roller på TV-skjermen inkluderer rollen som Abraham Lincoln i 1976 i TV-serien , Hays Stowe i og kaptein Lloyd Bucher i . I 1969 spilte han i filmen , og i 1972 spilte han i filmen sammen med blant andre James Garner. I 1973 spilte han mot blant andre Clint Eastwood i actionfilmen .