Holmes war Medaillengewinner beim PGA-Tour-Qualifikationsturnier 2005. Bei seinem ersten Start auf der PGA Tour bei den Sony Open 2006 auf Hawaii belegte er den zehnten Platz. Im Februar desselben Jahres gewann er die FBR Open und war damit der schnellste Golfer, der in seiner Karriere auf der PGA Tour 1.000.000 Dollar verdiente. Es war sein fünftes Turnier als Profi und sein viertes auf der PGA Tour.

Nach diesem Sieg ging es mit seiner Form bergab, was sich auch 2007 fortsetzte, als er nur zwei Top-Ten-Platzierungen erreichte und das Jahr auf Platz 118 der Geldrangliste beendete.

Am 3. Februar 2008 gewann Holmes die FBR Open für den zweiten Tour-Sieg seiner Karriere und holte sich außerdem zum zweiten Mal in drei Jahren den Turniersieg. Er ging mit vier Schlägen Vorsprung in die Finalrunde und lag am 18. Abschlag nur einen Schlag hinter Phil Mickelson. Holmes erzwang mit einem Birdie am 18. Loch ein Stechen und besiegte Mickelson am ersten Stechloch (dem 18. Loch), indem er nach einem 359-Yard-Drive einen Sechs-Fuß-Birdie-Putt spielte. Dieser Sieg brachte Holmes auf Platz 62 der offiziellen Weltrangliste. Im Jahr 2008 erreichte Holmes den 42. Platz in der OWGR (Official World Golf Ranking).

Spielstil

Holmes ist, wie auch andere Neulinge des Jahres 2006 wie Camilo Villegas und Bubba Watson, dafür bekannt, den Ball über große Entfernungen zu schlagen, über 300 Yards (312,7 Yards, was ihn auf Platz 2 in der Driving Distance bringt, nur 6 Yards hinter dem Führenden Watson). So spielt er auf den Golfplätzen, indem er seinen Driver routinemäßig so weit wie möglich schlägt, was an John Dalys „Grip it and Rip It“-Philosophie erinnert, und nutzt seinen Distanzvorteil, um näher an das Grün heranzukommen und ein Wedge oder ein kurzes Eisen zum Grün zu spielen. Diese Spielweise ist zwar nicht neu, aber viele Kritiker haben sich darüber beschwert, dass J.B. Holmes‘ Stil eine neue Welle von Golfern hervorgebracht hat, die den Ball so weit wie möglich schlagen wollen, unterstützt durch die neuere Golfausrüstung, die von den Golfschlägerherstellern angeboten wird, und die den Ball aus dem Rough auf das Grün hacken, wodurch der ausgleichende Effekt, den der Golfsport normalerweise kürzeren, präzisen Schlägern bietet, effektiv beseitigt wird.

Ryder Cup 2008

Im Ryder Cup 2008 besiegte Holmes den Europäer Søren Hansen mit 2&1 während der Einzelspiele am Sonntag und brachte die Vereinigten Staaten bis auf einen Punkt an den Ryder Cup heran. Jim Furyk besiegte später Miguel Ángel Jiménez am 17. Loch und sicherte sich damit den Ryder Cup. Holmes und ein weiterer Ryder-Cup-Teamkollege, Kenny Perry, wurden von der Zeitschrift Kentucky Monthly zu Kentuckians of the Year 2008 ernannt.

Hirnoperation

Nachdem er in der ersten Runde eine 80 gespielt hatte, zog sich Holmes im August von der PGA Championship 2011 zurück. Er hatte seit mehreren Monaten mit Schwindelsymptomen zu kämpfen und schließlich wurde bei ihm ein struktureller Defekt im Kleinhirn diagnostiziert, der als Chiari-Malformation bekannt ist. Am 1. September 2011 wurde er am Gehirn operiert, und etwa einen Monat später stellten die Ärzte fest, dass Holmes allergisch auf den Klebstoff reagierte, der für die Titanplatte an der Schädelbasis verwendet wurde. Er wurde für eine weitere Operation von seinem Wohnort in Kentucky ins Johns Hopkins in Baltimore geflogen. Holmes kehrte Ende Januar 2012 bei den Farmers Insurance Open auf die PGA Tour zurück.

2012-15: Genesung und Comeback

Nach der Gehirnoperation nahm Holmes 2012 an 26 Turnieren teil. Ellbogen- und Knöchelverletzungen beschränkten ihn 2013 auf sechs PGA-Tour-Events und er spielte erst wieder beim Dunlop Phoenix Tournament auf der Japan Golf Tour. Holmes erfüllte seine medizinische Verlängerung durch Einnahmen bei der Zurich Classic of New Orleans 2014, wo er den 11. Bei der Wells Fargo Championship benötigte er einen T63-Platz, um sich über FedEx-Cup-Punkte die Teilnahme an der Players Championship 2014 zu sichern. Holmes holte sich seinen ersten Sieg seit sechs Jahren, erhielt seinen Tour-Status für die Saison 2015-2016 zurück und rückte in der offiziellen Weltrangliste vom 242. auf den 68. Der Sieg brachte Holmes auch die Teilnahme an der PGA Championship 2014 im Valhalla Golf Club in Louisville, Kentucky, ein.

Im Februar 2015 verlor Holmes bei den Farmers Insurance Open in einem Sudden-Death-Playoff mit vier Spielern. Er lag nach der 54-Loch-Phase gemeinsam mit Harris English in Führung, konnte aber nur eine Par-gleiche Schlussrunde spielen, um ins Playoff zu kommen. Am ersten Playoff-Loch gelang Holmes ein Birdie, um mit Jason Day zum zweiten Playoff-Loch zu gehen, nachdem English und Scott Stallings mit Pars ausgeschieden waren. Am zweiten Par-drei-Loch des Playoffs flog Holmes über das Grün, konnte aber aus dem hinteren Rough keine zwei Schläge einlochen und überließ Day zwei Putts aus 15 Fuß Höhe, um den Sieg zu erringen.

In der ersten Runde der WGC-Cadillac Championship schlug Holmes 62 Schläge und lag nach dem ersten Tag mit insgesamt 10 unter Par vier Schläge in Führung. In seiner Runde erzielte er acht Birdies und ein Eagle und stellte damit den Turnierrekord ein. Auch nach der zweiten Runde behielt Holmes die Führung, trotz einer 73er Runde mit einem Schlag über Par. Er war mit zwei Schlägen Vorsprung in das Wochenende gegangen und hatte nach einer 70er-Runde in der dritten Runde, in der er am vierten Par-3-Loch ein Hole-in-One spielte, einen Vorsprung von fünf Schlägen. Am sechsten Loch der Finalrunde war seine Führung jedoch dahin, nachdem er drei seiner ersten sechs Löcher mit einem Bogey abgeschlossen hatte. Holmes spielte den Rest seiner Runde in Even-Par und beendete das Turnier mit einer 75er Runde einen Schlag hinter dem Sieger Dustin Johnson. Sein zweiter Platz brachte Holmes auf Platz 19 der Weltrangliste, seine bisher höchste Platzierung.

2018

Im Januar 2018 wurde Holmes von seinen Profikollegen in den sozialen Medien kritisiert, nachdem er in der Finalrunde der Farmers Insurance Open vier Minuten und zehn Sekunden für seinen zweiten Schlag zum 18. Loch gebraucht hatte. Holmes brauchte einen Eagle, um in ein Playoff zu kommen, scheiterte aber schließlich. Holmes sagte später, er sei „schockiert“ über die negative Reaktion auf den Vorfall, ein Kommentar, der eine weitere Gegenreaktion auslöste. Sein Profikollege Justin Thomas verteidigte Holmes jedoch und sagte, er hätte an seiner Stelle genauso gehandelt.

2019

Am 17. Februar 2019 gewann Holmes die Genesis Open, seinen fünften Sieg auf der PGA Tour und den ersten in fast vier Jahren. Holmes überwand einen Rückstand von vier Schlägen in der letzten Runde, um am Ende eines Marathon-Finaltages über 34 Löcher einen Schlag Vorsprung vor dem nach 54 Löchern führenden Justin Thomas zu haben. Der entscheidende Moment ereignete sich am 13. Loch der Finalrunde, als Holmes einen 12-Fuß-Par-Putt lochte und Thomas zwei kurze Putts verschoss, was zu einem Doppelbogey führte.

Holmes teilte sich die 36-Loch-Führung bei der Open Championship 2019 in Royal Portrush mit dem Iren Shane Lowry. Holmes schoss Eröffnungsrunden von 66-68 für ein Total von acht unter. Am Wochenende gelang ihm das jedoch nicht, er schoss 69-87 und fiel auf den geteilten 67. Platz zurück.