Holmes érmes volt a 2005-ös PGA Tour kvalifikációs versenyen. Első PGA Tour-indulásán, a 2006-os hawaii Sony Openen a tizedik helyen végzett, majd ugyanezen év februárjában megnyerte az FBR Opent, amivel ő lett a leggyorsabb golfozó, aki elérte az 1 000 000 dolláros pályafizetést a PGA Touron. Ez volt az ötödik versenye profiként és a negyedik a PGA Touron.

A győzelem után a formája visszaesett, és ez 2007-ben is folytatódott, amikor mindössze két top tízes helyezést ért el, és az évet a 118. helyen zárta a pénzdíjas listán.

2008. február 3-án Holmes megnyerte az FBR Opent, ezzel pályafutása második Tour-győzelmét aratta, és három év alatt másodszor is megszerezte a bajnoki címet. A döntő kört négy ütés előnnyel kezdte, a 18. ütésnél egy ütéssel volt lemaradva Phil Mickelson mögött. Holmes birdie-t ütött a 18. lyukon, hogy rájátszást kényszerítsen ki, majd a rájátszás első lyukán (a 18. lyukon) legyőzte Mickelsont egy 359 yardos ütés után egy kétméteres birdie-puttal. Ezzel a győzelemmel Holmes a 62. helyre lépett előre a hivatalos golf világranglistán. 2008-ban Holmes karrierje csúcsát jelentő 42. helyet érte el az OWGR-ben.

Játékstílus

Holmes, olyan 2006-os újoncokkal együtt, mint Camilo Villegas és Bubba Watson, arról ismert, hogy nagy távolságokra, 300 yard fölé üti a labdát (312,7 yard, amivel a második helyen áll a vezetőtől, Watsontól mindössze 6 yarddal lemaradva). Mint ilyen, úgy játszik a pályákon, hogy rutinszerűen olyan messzire üti a drivert, amennyire csak tudja, John Daly “Grip it and Rip It” filozófiájára emlékeztetve, és a távolságelőnyét kihasználva közelebb kerül a zöldhöz, és pozícióba kerül egy ékkel vagy rövid vasalóval a zöldhöz. Bár ez a játékstílus nem új, sok kritikus panaszkodott, hogy J.B. Holmes stílusa a golfozók új hullámát indította el, akik a labdát a lehető legmesszebbre akarják ütni, a golfütő cégek által kínált újabb golffelszerelések segítségével, és a labdát a roughból a greenre vágják, gyakorlatilag megszüntetve azt a kiegyenlítő hatást, amelyet a golfsport általában a rövidebb, pontosabb ütők számára biztosít.

2008 Ryder Cup

A 2008-as Ryder Cupon Holmes 2&1-re legyőzte az európai Søren Hansent a vasárnapi egyes mérkőzések során, és ezzel az Egyesült Államok egy pontra megközelítette a Ryder Cup megnyerését. Jim Furyk később legyőzte Miguel Ángel Jiménezt a 17. lyuknál, és ezzel megszerezte a Ryder Kupát. Holmes-t és egy másik Ryder-kupa csapattársát, Kenny Perry-t a Kentucky Monthly magazin az Év Kentuckijának választotta 2008-ban.

Agyműtét

Az első fordulóban elért 80-as eredmény után Holmes augusztusban visszalépett a 2011-es PGA Championshiptől. Több hónapja szédüléses tünetekkel küzdött, és végül a kisagyban Chiari-malformációként ismert szerkezeti rendellenességeket diagnosztizáltak nála. 2011. szeptember 1-jén agyműtéten esett át, és körülbelül egy hónappal később az orvosok felfedezték, hogy Holmes allergiás volt a koponyája tövében lévő titániumlemezen használt ragasztóanyagra. Kentucky-i otthonából repülővel szállították a baltimore-i Johns Hopkinsba egy újabb műtétre. Holmes 2012 január végén, a Farmers Insurance Openen tért vissza a PGA Tourra.

2012-15: Gyógyulás és visszatérés

Az agyműtét után Holmes 2012-ben 26 versenyen játszott. Könyök- és bokasérülések hat PGA Tour-versenyre korlátozták 2013-ban, és nem játszott újra egészen a Dunlop Phoenix Tournamentig a Japan Golf Touron. Holmes a 2014-es New Orleans-i Zurich Classic of New Orleans versenyen teljesítette orvosi hosszabbítását a bevételek révén, ahol a 11. helyen végzett. A Wells Fargo Championshipen egy T63-as eredményre lenne szüksége ahhoz, hogy FedEx Cup pontokon keresztül bejusson a 2014-es Players Championshipre. Holmes hat év után megszerezte első győzelmét, visszaszerezte Tour-státuszát a 2015-2016-os szezonon keresztül, és a 242. helyről a 68. helyre lépett előre a hivatalos golf világranglistán. A győzelemmel Holmes bejutott a 2014-es PGA Championshipre is a Kentucky állambeli Louisville-ben, a Valhalla Golf Clubban.

2015 februárjában Holmes egy négyfős hirtelen halálos rájátszásban veszített a Farmers Insurance Openen. Az 54 lyukú szakasz után Harris English-lel közösen vezetett, de csak egy egyenletes utolsó körrel tudott bejutni a rájátszásba. A rájátszás első lyukánál Holmes egy birdie-vel jutott tovább a rájátszás második lyukához Jason Dayjel, miután English és Scott Stallings parokkal kiesett. A par-hármas második rájátszási lyuknál Holmes elrepült a zöldre, de a hátsó lyukról nem tudott kettőt ütni, így Day-nek két 15 lábról leadott ütése volt a győzelemhez.

A WGC-Cadillac Championship első fordulójában Holmes 62 ütést ütött, így összesen 10-under-par lett, és négy ütéssel vezetett az első nap után. Körében nyolc birdie és egy eagle szerepelt, amivel megdöntötte a verseny rekordját. Holmes a második forduló után is megőrizte vezető helyét, annak ellenére, hogy a második fordulóban egy-over-par 73-as eredményt ért el. A hétvégén két ütéssel vezetett, és a harmadik fordulóban elért 70 ütést követően öt ütéses előnyre tett szert, amihez egy hole-in-one is tartozott a par-3-as negyedik lyuknál. Az előnye azonban a hatodik lyuknál elszállt, miután az első hat lyukból hármat elrontott. Holmes a forduló hátralévő részét egyenletes körrel játszotta le, és 75-ös eredményt ért el, amivel egy ponttal maradt le a győztes Dustin Johnson mögött. A második helyezéssel Holmes a 19. helyre lépett előre a világranglistán, ami az eddigi legmagasabb helyezése.

2018

2018 januárjában Holmes-t a profi golfozótársai kritizálták a közösségi médiában, miután a Farmers Insurance Open utolsó fordulójában négy perc és tíz másodpercig tartott a második ütése a 18. lyukig. Holmesnak egy eagle-re lett volna szüksége, hogy bejusson a rájátszásba, de végül lefeküdt. Holmes később azt mondta, hogy “sokkolta” az incidensre adott negatív reakció, megjegyzések, amelyek újabb visszatetszést váltottak ki. Profi társa, Justin Thomas azonban megvédte Holmes-t, mondván, hogy ő is pontosan ugyanezt tette volna a helyében.

2019

2019. február 17-én Holmes megnyerte a Genesis Open-t. Ez volt az ötödik PGA Tour-győzelme, és az első közel négy év után. Holmes az utolsó fordulóban négy ütés hátrányt küzdött le, hogy egy maratoni 34 lyukú zárónap végén egy ütéssel megelőzze az 54 lyuknál vezető Justin Thomast. A döntő pillanat a 13. lyuknál következett be az utolsó fordulóban, amikor Holmes egy 12 láb magas par-puttot ütött, Thomas pedig két rövid puttot is elhibázott, ami dupla bogey-t eredményezett.

Holmes megosztva vezet a Royal Portrushban rendezett 2019-es Open Championship 36 lyuknál az ír Shane Lowryval. Holmes 66-68-as nyitó körökkel nyolc under összteljesítményt ért el. A hétvégén azonban nem tudott eredményes lenni, 69-87-es eredménnyel a 67. helyre esett vissza.