Holmes získal medaili na kvalifikačním turnaji PGA Tour 2005. Při svém prvním startu na PGA Tour v roce 2006 na turnaji Sony Open na Havaji obsadil desáté místo a v únoru téhož roku vyhrál turnaj FBR Open, čímž se stal nejrychlejším golfistou, který na PGA Tour dosáhl kariérního výdělku 1 000 000 dolarů. Byl to jeho pátý turnaj mezi profesionály a čtvrtý na PGA Tour.

Po tomto vítězství jeho forma opadla, což pokračovalo i v roce 2007, kdy se pouze dvakrát umístil v první desítce a rok zakončil na 118. místě money listu.

3. února 2008 Holmes vyhrál FBR Open a získal tak druhé vítězství na Tour ve své kariéře a zároveň podruhé během tří let získal turnajový titul. Finálové kolo začínal s náskokem čtyř ran a na 18. odpališti byl o jednu ránu za Philem Mickelsonem. Holmes zahrál birdie na 18. jamce, čímž si vynutil play-off, a poté porazil Mickelsona na první jamce play-off (18. jamka) šestistopým puttem do birdie po drivu dlouhém 359 yardů. Toto vítězství vyneslo Holmese na 62. místo oficiálního světového golfového žebříčku. V roce 2008 se Holmes dostal na 42. místo v OWGR.

Styl hry

Holmes je spolu s dalšími nováčky z roku 2006, jako jsou Camilo Villegas a Bubba Watson, známý tím, že trefuje míčky na velké vzdálenosti, přesahující 300 yardů (312,7 yardů, což ho řadí na 2. místo v délce drivingu, jen 6 yardů za vedoucím Watsonem). Proto hraje na hřištích tak, že běžně odpaluje driverem co nejdále, což připomíná filozofii Johna Dalyho „Grip it and Rip It“, a využívá své výhody vzdálenosti k tomu, aby se dostal blíže ke greenu a do pozice pro wedge nebo krátké železo do greenu. Ačkoli tento styl hry není nový, mnozí kritici si stěžují, že styl J. B. Holmese nastolil novou vlnu golfistů, kteří se věnují rozbíjení míčku co nejdále, k čemuž jim pomáhá novější golfové vybavení nabízené firmami vyrábějícími golfové hole, a nabourávají míček z roughů na green, čímž účinně eliminují vyrovnávací efekt, který golfový sport obvykle poskytuje kratším a přesným hráčům.

2008 Ryder Cup

V Ryder Cupu 2008 porazil Holmes během nedělních dvouher Sørena Hansena z Evropy 2&1 a přiblížil tak Spojené státy k zisku Ryder Cupu na rozdíl jediného bodu. Jim Furyk později porazil Miguela Ángela Jiméneze na 17. jamce a rozhodl tak o zisku Ryder Cupu. Holmes a další spoluhráč z Ryder Cupu, Kenny Perry, byli časopisem Kentucky Monthly vyhlášeni Kentuckiany roku 2008.

Operace mozku

Poté, co Holmes v prvním kole zahrál 80 ran, odstoupil v srpnu z PGA Championship 2011. Několik měsíců se potýkal s příznaky závratí a nakonec mu byla diagnostikována strukturální vada mozečku známá jako Chiariho malformace. Dne 1. září 2011 podstoupil operaci mozku a zhruba o měsíc později lékaři zjistili, že Holmes je alergický na lepidlo použité na páskové titanové destičce na spodině lebky. Z domova v Kentucky byl letecky převezen do nemocnice Johnse Hopkinse v Baltimoru na další operaci. Holmes se na PGA Tour vrátil koncem ledna 2012 na turnaji Farmers Insurance Open.

2012-15: Zotavení a comeback

Po operaci mozku odehrál Holmes v roce 2012 26 turnajů. V roce 2013 ho zranění lokte a kotníku omezilo na šest turnajů PGA Tour a znovu si zahrál až na turnaji Dunlop Phoenix Tournament na Japan Golf Tour. Své zdravotní prodloužení Holmes splnil díky výdělku na turnaji Zurich Classic of New Orleans 2014, kde skončil na T11. Na turnaji Wells Fargo Championship by potřeboval obsadit T63, aby si prostřednictvím bodů do FedEx Cupu zajistil účast na Players Championship 2014. Holmes by získal své první vítězství po šesti letech, získal zpět svůj status Tour do sezóny 2015-2016 a v oficiálním světovém golfovém žebříčku se posunul z 242. na 68. místo. Toto vítězství Holmesovi také zajistilo účast na PGA Championship 2014 ve Valhalla Golf Clubu v Louisville ve státě Kentucky.

V únoru 2015 Holmes prohrál ve čtyřčlenném play-off náhlé smrti na turnaji Farmers Insurance Open. Po 54jamkové fázi vedl společně s Harrisem Englishem, ale dokázal zahrát pouze vyrovnané závěrečné kolo, aby se dostal do play-off. Na první jamce play-off zahrál Holmes birdie a postoupil na druhou jamku play-off s Jasonem Dayem poté, co English a Scott Stallings byli vyřazeni s parem. Na druhé jamce play-off s parem tři Holmes přelétl green a ze zadního roughu se nedokázal dostat dolů na dvě rány, takže Dayovi stačily k vítězství dva putty z 15 stop.

V prvním kole turnaje WGC-Cadillac Championship zahrál Holmes 62 ran a celkově zahrál 10 ran pod par a po prvním dni vedl o čtyři rány. Jeho kolo zahrnovalo osm birdie a eagle, čímž vyrovnal rekord turnaje. Holmes si udržel vedení i po druhém kole, přestože zahrál 73 ran nad par. O víkendu vedl o dvě rány a po 70 ranách ve třetím kole, které zahrnovalo hole-in-one na čtvrté jamce s parem 3, si vytvořil náskok pěti ran. Jeho náskok však zmizel na šesté jamce finálového kola poté, co zahrál bogey na třech z úvodních šesti jamek. Holmes zahrál zbytek kola v paru a nakonec zahrál 75 ran a skončil o jednu ránu za vítězem Dustinem Johnsonem. Druhé místo posunulo Holmese na 19. místo světového žebříčku, což je jeho dosavadní nejvyšší umístění.

2018

V lednu 2018 byl Holmes kritizován svými kolegy profesionály na sociálních sítích poté, co mu ve finálovém kole turnaje Farmers Insurance Open trvala druhá rána na 18. jamku čtyři minuty a deset sekund. Holmes potřeboval eagle, aby se dostal do play-off, ale nakonec položil. Holmes později uvedl, že byl „šokován“ negativní reakcí na incident, což jsou komentáře, které vyvolaly další reakce. Kolega profesionál Justin Thomas se však Holmese zastal a prohlásil, že na jeho místě by se zachoval úplně stejně.

2019

Dne 17. února 2019 Holmes vyhrál turnaj Genesis Open, což bylo jeho páté vítězství na PGA Tour a první po téměř čtyřech letech. Holmes v závěrečném kole překonal ztrátu čtyř ran a na konci maratonského finálového dne na 34 jamek skončil o jednu ránu před vedoucím Justinem Thomasem na 54 jamkách. Klíčový okamžik nastal na 13. jamce během finálového kola, kdy Holmes trefil 12stopý par a Thomas minul dva krátké putty, což vyústilo v double bogey.

Holmes se na turnaji Open Championship 2019 v Royal Portrush dělil o vedení po 36 jamkách s Irem Shanem Lowrym. Holmes zahrál úvodní kola za 66-68 ran a celkově zahrál osm ran pod. O víkendu se mu však nedařilo, zahrál 69-87 ran a propadl se na 67. místo.

.