Su EP debut, Olivia, fue lanzado a través de Hollywood Records el 15 de julio de 2016.
Holt nació en Germantown, Tennessee, hija de Mark y Kim Holt. Tiene una hermana mayor llamada Morgan, y un hermano menor llamado Cade. A los 3 años se mudó a Nesbit, Mississippi, donde creció después de vivir brevemente en Memphis, Tennessee. Actualmente reside en Los Ángeles, California, junto a su familia y asistió a clases de cocina.
Holt comenzó su carrera como actriz en producciones teatrales locales. A los 10 años comenzó a aparecer en anuncios de televisión de marcas como Hasbro, Kidz Bop 14, Mattel, las muñecas de Bratz, Littlest Pet Shop y Girl Gourmet.
Poseyendo habilidades en gimnasia, Holt fue contratada en la comedia de artes marciales de Disney XD Kickin' It, que se estrenó el 13 de junio de 2011. La actriz desempeñó el papel de Kim en la serie, apareciendo como personaje principal en las primeras tres temporadas, y como invitada especial en tres episodios en la temporada 4. Luego, protagonizó Girl vs. Monster, interpretando a la protagonista, Skylar Lewis, una adolescente que descubre que su familia ha trabajado durante mucho tiempo como cazadores de monstruos y que ella es la siguiente en la línea. Holt dejó Kickin' It como regular después de la temporada 3 para protagonizar la serie de comedia de media hora de Disney Channel I Didn't Do It, que se estrenó el 17 de enero de 2014. La serie sigue a cinco amigos, incluyendo el personaje de Holt, Lindy Watson, un paria atlética nerd. La serie terminó el 16 de octubre de 2015, después de dos temporadas. En enero de 2017, Holt fue elegida en el papel de Tandy Bowen, protagonista en la serie de Marvel Comics Marvel 's Cloak & Dagger.
En noviembre de 2014, Holt se unió al reparto del drama Same Kind of Different as Me, dirigida por Michael Carney y protagonizada por Greg Kinnear y Renée Zellweger, quienes interpretan a los padres de su personaje en la película. Paramount Pictures estrenó la película el 3 de febrero de 2017. En noviembre de 2015, se anunció que Holt había sido elegida en un papel principal en la comedia indie Class Rank, dirigida por el actor y director Eric Stoltz. En mayo de 2016, se anunció que protagonizaría junto a Ross Lynch la película Status Update, dirigida por Scott Speer, con la filmación comenzando el mes siguiente en Vancouver.
Holt grabó tres canciones para la película de 2012 Girl vs. Monster, la cual también protagonizó. Las canciones fueron presentadas en la compilación Make Your Mark: Ultimate Playlist.