Holsøe ble tildelt Eckersbergmedaljen i 1920, premie fra Fonden til kunstneriske Formaals Fremme i 1920, ble æresborger ved Die technische Hochschule i Wien i 1935, tildelt Akademisk Arkitektforenings æresmedalje i 1943 og æresmedlem av samme forening i 1953. Han var kommandør av Dannebrogordenen og Dannebrogsmann og mottok også utenlandske ordener.