Holmes oli vuoden 2005 PGA Tourin karsintaturnauksen mitalisti. Hän sijoittui kymmenenneksi ensimmäisessä PGA Tourin startissaan vuoden 2006 Sony Openissa Havaijilla ja saman vuoden helmikuussa hän voitti FBR Openin, mikä teki hänestä nopeimman golfarin, joka saavutti 1 000 000 dollarin uratulot PGA Tourilla. Kyseessä oli hänen viides turnauksensa ammattilaisena ja neljäs PGA Tourilla.

Voiton jälkeen hänen pelikuntonsa hiipui, ja tämä jatkui vuonna 2007, jolloin hän saavutti vain kaksi kymmenen parhaan joukkoon sijoittumista ja lopetti vuoden 118. sijalle rahalistalla.

Helmikuun 3. päivänä 2008 Holmes voitti FBR Openin ja saavutti uransa toisen Tour-voittonsa, ja samalla hän kaappasi turnauksen tittelin toista kertaa kolmen vuoden aikana. Aloittaessaan päätöskierroksen neljän lyönnin johtoasemassa hän oli 18. tiillä yhden lyönnin Phil Mickelsonia jäljessä. Holmes teki birdien 18. reiällä pakottaakseen Mickelsonin pudotuspeliin ja voitti sen jälkeen Mickelsonin ensimmäisellä pudotuspelireiällä (18. reiällä) tekemällä kuuden metrin birdie-putin 359 metrin lyönnin jälkeen. Voiton myötä Holmes nousi golfin virallisella maailmanlistalla sijalle 62. Vuonna 2008 Holmes saavutti uransa 42. sijan OWGR:ssä.

Pelityyli

Holmes, yhdessä muiden vuoden 2006 tulokkaiden, kuten Camilo Villegasin ja Bubba Watsonin, kanssa, on tunnettu siitä, että hän lyö pallon pitkälle, yli 300 jaardin päähän (312,7 jaardia, mikä sijoittaa hänet lyöntietäisyydeltään kakkoseksi, vain kuuden jaardin päähän johtavasta Watsonista). Näin ollen hän pelaa kenttiä lyömällä draiverinsa rutiininomaisesti niin pitkälle kuin pystyy, mikä muistuttaa John Dalyn ”Grip it and Rip It” -filosofiaa, ja käyttää etäisyysetua, jotta hän pääsee lähemmäs viheriötä ja voi lyödä kiilalla tai lyhyellä raudalla viheriölle. Vaikka pelityyli ei ole uusi, monet kriitikot ovat valittaneet, että J.B. Holmesin tyyli on synnyttänyt uuden aallon golffareita, jotka pyrkivät lyömään pallon niin pitkälle kuin pystyvät, golfseurayhtiöiden tarjoamien uudempien golfvarusteiden avustamina, ja hakkeroimaan pallon roughista viheriölle, mikä eliminoi tehokkaasti tasoittavan vaikutuksen, jonka golf tarjoaa yleensä lyhyemmille, tarkoille lyöntipelaajille.

2008 Ryder Cup

Vuoden 2008 Ryder Cupissa Holmes voitti Euroopan Søren Hansenin 2&1 sunnuntain yksittäisten otteluiden aikana ja toi Yhdysvallat yhden pisteen päähän Ryder Cupin voittamisesta. Jim Furyk voitti myöhemmin Miguel Ángel Jiménezin 17. reiällä ratkaistakseen Ryder Cupin. Holmes ja toinen Ryder Cupin joukkuetoveri, Kenny Perry, nimettiin Kentucky Monthly -lehden toimesta vuoden kentuckilaisiksi vuonna 2008.

Aivoleikkaus

Lyötyään ensimmäisellä kierroksella 80 pistettä Holmes vetäytyi elokuussa 2011 PGA Championshipistä. Hän oli kärsinyt huimausoireista useiden kuukausien ajan, ja lopulta hänellä diagnosoitiin Chiari-malformaatioiksi kutsuttuja rakenteellisia vikoja pikkuaivoissa. Hänelle tehtiin aivoleikkaus 1. syyskuuta 2011, ja noin kuukautta myöhemmin lääkärit huomasivat, että Holmes oli allerginen liimalle, jota käytettiin hänen kallonpohjassaan olevassa titaanilevyssä. Hänet lennätettiin kotoaan Kentuckysta Baltimoressa sijaitsevaan Johns Hopkinsin yliopistoon uutta leikkausta varten. Holmes palasi PGA Tourille tammikuun 2012 lopulla Farmers Insurance Openissa.

2012-15: Toipuminen ja paluu

Aivoleikkauksen jälkeen Holmes pelasi 26 kilpailua vuonna 2012. Kyynärpää- ja nilkkavammat rajoittivat hänet kuuteen PGA Tourin tapahtumaan vuonna 2013, eikä hän pelannut enää ennen Dunlop Phoenix Tournamentia Japan Golf Tourilla. Holmes täytti lääketieteellisen jatkosopimuksensa tuloillaan vuoden 2014 Zurich Classic of New Orleansissa sijoittumalla 11. sijalle. Hän tarvitsisi T63-tuloksen Wells Fargo Championshipissä ansaitakseen pääsyn vuoden 2014 Players Championshipiin FedEx Cup -pisteiden kautta. Holmes saisi ensimmäisen voittonsa kuuteen vuoteen, saisi Tour-statuksensa takaisin kauden 2015-2016 kautta ja nousisi virallisen World Golf Rankingin 242. sijalta 68. sijalle. Voitto toi Holmesille myös pääsyn vuoden 2014 PGA Championshipiin Valhalla Golf Clubilla Louisvillessä, Kentuckyssa.

Helmikuussa 2015 Holmes hävisi neljän miehen äkkikuoleman pudotuspelissä Farmers Insurance Openissa. Hän oli 54 reiän etapin jälkeen yhteisjohtoasemassa Harris Englishin kanssa, mutta pystyi lyömään vain tasaisen viimeisen kierroksen päästäkseen pudotuspeliin. Ensimmäisellä pudotuspelireiällä Holmes teki birdien ja eteni toiselle pudotuspelireiälle Jason Dayn kanssa, kun English ja Scott Stallings olivat pudonneet pareilla. Par-kolmosen toisella pudotuspelireiällä Holmes lensi viheriölle, mutta ei päässyt kakkosella takarouheesta, joten Daylle jäi kaksi puttia 15 metristä voittoon.

WGC-Cadillac Championshipin ensimmäisellä kierroksella Holmes heitti 62 lyönnin tuloksen 10 alle parin ja johti ensimmäisen päivän jälkeen neljän lyönnin erolla. Hänen kierroksensa sisälsi kahdeksan birdietä ja yhden eaglen, mikä merkitsi turnausennätystä. Holmes säilytti johtoasemansa toisen kierroksen jälkeen, vaikka hän pelasi yhden yli parin tuloksen 73. Hän johti viikonloppuun lähdettäessä kahdella lyönnillä ja avasi viiden lyönnin johtoaseman kolmannella kierroksella pelatun 70 lyönnin jälkeen, johon sisältyi hole-in-one par-3:lla neljännellä reiällä. Hänen johtonsa oli kuitenkin kadonnut viimeisen kierroksen kuudennella reiällä, kun hän teki kolme bogia kuudesta ensimmäisestä reiästä. Holmes pelasi loppukierroksen tasatuloksella, ja hänen tuloksensa oli 75. Hän jäi voittaja Dustin Johnsonista yhden sijan. Toiseksi sijoittuminen nosti Holmesin maailmanlistalla 19:nneksi, mikä on hänen korkein sijoituksensa tähän mennessä.

2018

Tammikuussa 2018 Holmesia kritisoivat ammattilaiskollegansa sosiaalisessa mediassa sen jälkeen, kun hän oli tarvinnut neljä minuuttia ja kymmenen sekuntia toista lyöntiään 18. reiälle Farmers Insurance Openin päätöskierroksella. Holmes tarvitsi eaglen päästäkseen pudotuspeliin, mutta makasi lopulta. Holmes sanoi myöhemmin olevansa ”järkyttynyt” tapaukseen kohdistuneesta negatiivisesta reaktiosta, kommentit, jotka herättivät uutta vastareaktiota. Ammattitoveri Justin Thomas kuitenkin puolusti Holmesia ja sanoi, että hän olisi tehnyt täsmälleen samoin, jos olisi ollut hänen asemassaan.

2019

17. helmikuuta 2019 Holmes voitti Genesis Openin, viidennen PGA Tourin voittonsa ja ensimmäisen lähes neljään vuoteen. Holmes voitti neljän lyönnin alivoiman viimeisellä kierroksella ja sijoittui yhden lyönnin päähän 54 reiän johtaneesta Justin Thomasista maratonmaisen 34 reiän päätöspäivän päätteeksi. Ratkaiseva hetki tapahtui päätöskierroksen 13. reiällä, kun Holmes löi 12-metrisen par-putin ja Thomas missasi kaksi lyhyttä puttia, mikä johti tuplabogiin.

Holmes jakoi 36 reiän johtoaseman Royal Portrushissa pelattavassa vuoden 2019 avoimessa mestaruuskilpailussa Royal Portrushissa irlantilaisen Shane Lowryn kanssa. Holmes pelasi avauskierrokset 66-68 ja saavutti kahdeksan alle kokonaiskilpailutuloksen. Hän ei kuitenkaan onnistunut viikonloppuna, vaan heitti 69-87 ja putosi tasapisteisiin 67. sijalle.