Pierwszą znaczącą rolą filmową Holma była postać Asha – oficera naukowego (który, jak się później okazuje, jest androidem) – w filmie fantastycznonaukowym Ridleya Scotta Obcy – ósmy pasażer Nostromo (Alien, 1979). Kreacja lekkoatletycznego trenera Sama Mussabiniego w dramacie Hugh Hudsona Rydwany ognia (Chariots of Fire, 1981) przyniosła mu specjalną nagrodę na festiwalu w Cannes, nagrodę BAFTA dla najlepszego aktora drugoplanowego oraz nominację do Oscara w tej samej kategorii. W filmie telewizyjnym Strajk, narodziny Solidarności (Strike: The Birth of Solidarity, 1981) zagrał Lecha Wałęsę. Jego filmowa kariera nabrała przyśpieszenia. Wystąpił jako Napoleon Bonaparte w komedii fantasy Terry’ego Gilliama Bandyci czasu (Time Bandits, 1981), kapitan Phillippe D’Arnot w dramacie przygodowym Hugh Hudsona Greystoke: Legenda Tarzana, władcy małp (Greystoke: The Legend of Tarzan, Lord of the Apes, 1984), Pan Kurtzmann, szef Sama (Jonathan Pryce) w tragikomedii Terry’ego Gilliama Brazil (1985).