Scarse sono le notizie sulla sua vita e nulla si sa della sua formazione artistica; le prime sue opere, però, rivelano una chiara influenza fiamminga, come nella pala d'altare per i Domenicani di Francoforte sul Meno (1501). Verso la fine egli, sostanzialmente arcaico nelle composizioni a colori scuri, mutò maniera accettando le esperienze della nuova arte influenzata dall'arte italiana. Si ricordano Il martirio di s. Sebastiano, uno dei suoi capolavori (ca. 1515), e La fonte della vita (1519). Fu pure ritrattista rinomato. Anche i figli Ambrosius e il più celebre Hans (il Giovane) furono pittori.
BIBL.: Glaser, s. V. in Thieme-Becker, XVII, pp. 333-335; O. Benesch, Beiträge zur oberschwäbischen Bildnismalerei, in Jahrbuch der Preussischen Kunstsammlungen, 1933, pp. 238-254; A. A. Schmidt, Holbeinstudien, in Zeitschrift für Kunstgeschichte, 1941-42, pp. 1-39.