Latem 2016 roku zainteresowanie Holdingiem zaczął wyrażać Arsenal, który najpierw zaproponował za piłkarza 750 tysięcy funtów, by następnie podwyższyć ofertę do 2 milionów. Ostatecznie, 22 lipca Holding został zawodnikiem Arsenalu, z którym związał się długoterminową umową. W nowym zespole otrzymał numer 16, należący wcześniej do Aarona Ramseya. 14 sierpnia tego samego roku zadebiutował w barwach klubu, wychodząc w podstawowym składzie oraz rozgrywając pełne 90 minut przegranego 3:4 meczu z Liverpoolem.
Kariera reprezentacyjna 15 maja 2016 roku Holding został powołany do kadry reprezentacji Anglii do lat 21 na Turniej w Tulonie, zajmując miejsce kontuzjowanego Brendana Gallowaya. Osiem dni później zadebiutował w kadrze U-21, wychodząc w podstawowym składzie na wygrany 7:1 mecz z Gwineą.