Badania Podczas gdy Bill Mollison jeździł po świecie promując permakulturę i prowadząc kursy, Holmgren skupił się na testowaniu w praktyce i udoskonalaniu efektów, które miało przynieść stosowanie permakultury. Początkowo prowadził doświadczenia w posiadłości swojej matki w południowej części Nowej Południowej Walii; ich wyniki opisał w książce Permaculture in the Bush, wydanej w roku 1985. W kolejnych latach zajął się badaniami na własnej działce w Hepburn Springs (Melliodora) w stanie Victoria, co zaowocowało książką Melliodora, Hepburn Permaculture Gardens: Ten Years of Sustainable Living (1996), napisaną wspólnie z partnerką, Su Dennett.
Od 1983 Holmgren prowadził firmę konsultingową Holmgren Design Services, której projekty są udokumentowane w raporcie Trees on Treeless Plains: Revegetation Manual for the Volcanic Landscapes of Central Victoria (1994).
Fryers Forest Najbardziej znanym projektem permakulturowym Holmgrena jest ekowioska Fryers Forest w pobliżu Castlemaine w stanie Wiktoria, mająca na celu stworzenie modelu zrównoważonego mieszkalnictwa i dostępnego finansowo, zrównoważonego zarządzania lasem.