Robert Holl urodził się w Rotterdamie, gdzie później studiował u Jana Vetha i Davida Hollestellego. Zdobył I nagrodę na Międzynarodowym Festiwalu w s’Hertogenbosch (1971). Kontynuował studia w Monachium u Hansa Hottera, gdzie uzyskał (1972) I nagrodę na Międzynarodowym Festiwalu Muzycznym ARD, dzięki czemu otrzymał liczne propozycje od radia, telewizji i zespołów orkiestrowych. W latach 1973-75 był członkiem zespołu Bayerische Staatsoper w Monachium.
Częścią jego bogatej działalności muzycznej są kursy mistrzowskie, które prowadzi w Holandii, Austrii, Wielkiej Brytanii i Kanadzie, nagrania radiowe, telewizyjne i płytowe z wybitnymi kompozytorami. Nagrywał też płyty z repertuarem pieśniowym (m.in. z Andrásem Schiffem i Olegiem Maisenbergiem przy fortepianie). Jego własne kompozycje (pieśni, utwory fortepianowe) publikuje wydawnictwo Doblinger; są też dostępne na CD.
Robert Holl otrzymał prestiżowy austriacki tytuł Kammersängera (1990), członka honorowego wiedeńskiej Gesellschaft der Musikfreunde oraz Festiwalu Karynckie Lato (1997). Od roku 1998 jest profesorem pieśni i oratorium wiedeńskiej Universität für Musik und Darstellende Kunst. W 2005 roku otrzymał austriacki Krzyż Zasługi 1. klasy.