S hokejem Petr Holík začínal ve Zlíně, kde hrával v mládežnických kategoriích. V extralize nastoupil poprvé v sezóně 2010/2011 za PSG Zlín.
PETR HOLÍK - ROZHOVOR PRO ISPORT.CZ ZDE>>
S PSG Zlín Petr Holík získal v sezoně 2012/2013 extraligové stříbro a v následující zlato. Po ročníku 2016/2017 odešel do ruské KHL do týmu Severstal Čerepovec, kde odehrál deset zápasů a po nepřesvědčivých výkonech s ním klub rozvázal smlouvu.
V září 2017 se Petr Holík vrátil do extraligy a podepsal smlouvu s Mladou Boleslaví. Ta ho před přestupovou uzávěrkou vyměnila do HC Kometa Brno za útočníky Vojtěcha Němce a Lukáše Nahodila. S Kometou v sezoně 2017/2018 dosáhl na své druhé extraligové zlato.
V české reprezentaci útočník Petr Holík odehrál první mistrovské utkání na Euro Hockey Tour 2013. V dubnu 2017 získal nominaci na MS v Paříži a Kolíně, kde ovšem kvůli zranění neodehrál žádný zápas.
Partnerkou Petra Holíka, přezdívaného Holas, se roku 2018 stala modelka Lucie Kovandová, která se v médiích proslavila jako „schovanka“ Jaromíra Jágra. V lednu 2021 mu kráska porodila syna Tomáše. Koncem července se vzali.