Desde 1985, Robert Holzmann trabajó para la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) en París, Francia, y desde 1988 como economista sénior del Fondo Monetario Internacional (FMI) en Washington, D. C., EE. UU. En 1992,^[3]​ asumió la cátedra de Relaciones Económicas Internacionales y Economía Europea en la Universidad del Sarre en Saarbrücken, Alemania, donde también se desempeñó como Director Ejecutivo del Europa-Institut. En 1997, el presidente del Banco Mundial, James D. Wolfensohn, lo nombró Director Sectorial y Jefe de la Junta Sectorial de Protección Social y Trabajo del Banco Mundial en Washington, D. C., EE. UU. Entre 2002 y 2003,^[4]​^[5]​ también se desempeñó como Vicepresidente Sénior interino del Banco Mundial y, a partir de 2009, como Director de Investigación. Además, dirigió durante un largo periodo el Instituto Ludwig Boltzmann (LBI) para el análisis de actividades de política económica en Viena, Austria.^[6]​

En 2003, Robert Holzmann se convirtió en investigador asociado del actual Instituto IZA de Economía Laboral en Bonn, Alemania, y también es investigador asociado de la Red de Investigación de CESifo en Múnich, Alemania. También ejerció como profesor visitante, entre otros, en la Universidad Hitotsubashi de Tokio, Japón (1991), la Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago de Chile (1995), la Universidad del Suroeste de Finanzas y Economía, Chengdu, China (profesor honorario, 2010) y la Universidad de Nueva Gales del Sur, Sídney, Australia (profesor honorario, 2013). De 2012 a 2015, ocupó una cátedra en la Universidad de Malaya en Kuala Lumpur, Malasia, donde obtuvo el título de Investigador Distinguido en 2016.^[7]​

En septiembre de 2019, Robert Holzmann asumió el cargo de gobernador del Oesterreichische Nationalbank (OeNB). En este cargo, fue miembro del Consejo de Gobierno del Banco Central Europeo (BCE),^[8]​ gobernador de Austria en la Junta de Gobernadores del Fondo Monetario Internacional^[9]​ y miembro de la Junta General de la Junta Europea de Riesgo Sistémico (JERS). Además, asistió a las reuniones de Gobernadores del Banco de Pagos Internacionales (BPI).

Holzmann publicó 39 libros, 94 contribuciones a libros, 48 artículos en revistas especializadas, 29 artículos en revistas de política económica no especializadas, 22 publicaciones adicionales y numerosos documentos de debate, artículos de investigación y documentos estratégicos en alemán, inglés, francés y español. Diversos libros y artículos se han traducido al árabe, chino, alemán, ruso y español.^[10]​^[11]​