Holmès wurde in Paris geboren und wuchs in Versailles auf. Obwohl ihr Talent beim Klavierspiel offensichtlich war, durfte sie als Britin nicht am Conservatoire de Paris studieren, sondern musste Privatunterricht nehmen. Einige ihrer frühen Kompositionen zeigte sie Franz Liszt. Um 1876 wurde sie Studentin von César Franck, den sie ihren Meister nannte. Sie engagierte sich führend in der Gruppe von Francks Schülern, die 1891 ein Bronzemedaillon von Auguste Rodin für Francks Grabstein in Auftrag gab. Ihre Kompositionen gelten teilweise als politisch gefärbt, so ihre sinfonischen Dichtungen Irlande und Pologne.