Nació en Varsovia, 28 de noviembre de 1948. Su padre era judío y luchó junto al Ejército Rojo en la segunda guerra mundial, mientras que su madre era católica, razón por la que la hija fue criada en el catolicismo. Ambos progenitores trabajaron después de la guerra en un periódico local de la ciudad de Varsovia y, debido a eso, la directora estuvo en contacto desde muy niña con los diversos temas políticos y sociales que afectaban a la Polonia de época comunista. Holland se graduó en la Academia de Cine y Televisión de Praga en 1971 y empezó su carrera como asistente de dirección de directores polacos como Krzysztof Zanussi y Andrzej Wajda.
Su primera película importante fue Provincial Actors (1978), una crónica de las tensas relaciones entre los bastidores de una pequeña compañía de teatro que sirve como metáfora de la situación política polaca contemporánea. La película ganó el Premio Internacional de la Crítica del Festival de Cannes (1980). Holland solo dirigió dos películas más en Polonia, Fever (Gorączka, 1980) y A Lonely Woman (Kobieta samotna, 1981), antes de emigrar a Francia, en vísperas de que el general Jaruzelski declarara el Estado de Sitio en Polonia en diciembre de 1981. Recibió una nominación al Oscar a la mejor película de habla no inglesa por Angry Harvest (Bittere Ernte, 1985), una producción alemana sobre la huida de una mujer judía durante la Segunda Guerra Mundial.
Para muchos su mejor película hasta la fecha, es Europa Europa (1991), basada en la biografía de Solomon Perel, un adolescente judío que huyó de Alemania a Polonia después de la Noche de los cristales rotos en 1938. La película se convirtió en la película alemana de más éxito en Estados Unidos, ganando el Globo de Oro y una nominación al Oscar al mejor guión adaptado.
Entre sus películas se encuentran: Olivier, Olivier (1992), El jardín secreto (1993), Vidas al límite (1995), Washington Square (1997), Shot in the Heart (2001) Julia Walking Home (2001), The Healer (2004), Copying Beethoven (2006) y En la oscuridad (2011), nominada al Oscar extranjero 2011.
Dirigió dos capítulos de la serie House of Cards.
"Spoor" (El Rastro) del 2017 basada en la novela de Olga Tokarczuk.
Mr. Jones es una película histórica de 2019. Trata de la vida del periodista británico Gareth Jones, quien investigó las atrocidades de Stalin durante la colectivización forzada en Ucrania. Esta película fue nominada al Oso de Oro en el 69º Festival Internacional de Berlín.
