Окончил Лондонский университет в 1909 году.
Работал профессором в Эдинбурге. Определил возраст девонских отложений в 370 млн лет.
В 1912 году определил возраст Земли в 1600 млн лет, в конце жизни «продлил» возраст Земли до 4,5 млрд лет. Артур Холмс - автор теории конвекции в мантии (1929 г.), объясняющей механизм движения литосферных плит в гипотезе Вегенера. А. Холмс заключил, что если за длительный период времени даже лед проявляет способность к пластическому течению, то то же самое может происходить и с мантией. Если восходящее течение в мантии направлено в середину материкового массива и расходится наверху в разные стороны, то материк должен расколоться, а две его половины – отойти друг от друга. А. Холмс уподобил это течение «бесконечно движущемуся поясу» или тому, что теперь называют «лентой конвейера».