Nacido en Helsinki, Finlandia, hijo de Rudolph Holsti (1881-1945), político y ministro de Asuntos Exteriores finlandés, emigró con su familia a Estados Unidos en 1941. Su padre enseñó en el Departamento de Ciencia Política de la Universidad de Stanford. Estudió en la Wesleyan University y se doctoró en Stanford (1962), donde comenzó su actividad docente en ciencia política (1962-67). En 1967 se trasladó a la University of British Columbia, en Duke, y obtuvo una cátedra en 1971. Catedrático de la Universidad de California, en Davis (1978-79) y de la Duke University (1974-98), de la que es profesor emérito. Investiagador del Center for Advanced Study in the Behavioral Sciences y de la Fundación Guggenheim (1981-82). Su numerosos trabajos han aparecido en revistas científicas como American Political Science Review, Public Opinion Quarterly, World Politics, Journal of Politics, International Political Science Review, etc. Editor asociado de International Studies Quarterly y del Running Journal. Ha sido presidente de la International Studies Association (1979-80) y vicepresidente de la International Society of Political Psychology.
Desde muy temprano se interesó por la metodología analítica de los contenidos de los medios y su influencia en la construcción de la opinión pública, desarrollando las bases teóricas del content analysis con notables aportaciones que siguen siendo referencia y que, años más tarde, completó con aproximaciones a las propuestas del enmarcado y encuadres de la actualidad (framing). Su campo de trabajo y la casuística de su investigación aplicada se ha centrado de manera preferente en las relaciones internacionales, la política exterior norteamericana y los procesos electorales.
Entre sus obras: A system of automated content analysis of documents (1963); Content Analysis a Handbook with Applications for the Study of International Crisis, con Robert C. North, M. George Zaninovich y Dina A. Zinnes (1963); Theory of measurement of interstate behavior: a research application of automated content analysis (1964); Violence and hostility: the path to world war (1964); The management of international crises: affect and action in American-Soviet relations, October 1962 (1965); Content Analysis for the Social Sciences and Humanities (1969); Crisis, escalation, war (1972); Unity and disintegration in international alliances: comparative studies (1973); Global food problems and Soviet agriculture (1976); The "operational code" as an approach to the analysis of belief systems (1977); Does where you stand depend on when you were born?: The impact of generation on post-Vietnam foreign policy beliefs (1978); Consensus and change in foreign policy: Opinions among American leaders (1982); American Leadership in World Affairs: Vietnam and the Breakdown of Consensus, con James N. Rosenau (1984); A widening gap between the military and civilian society?: Some evidence, 1976-1996 (1997); Making American Foreign Policy (2006); To See Ourselves as Others See Us: How Publics Abroad View the United States after 9/11 (2008).

Measuring Affect and Action in Inter National Reaction Models