Er sei bereits am 23. Januar in seinem Haus im kalifornischen Beverly Hills gestorben, zitiert die New York Times seine Assistentin Joyce Cohen. Er wurde 95 Jahre alt. Die Todesursache war zunächst nicht bekannt.
In den USA war Holbrook vor allem berühmt für die Darstellung des Schriftstellers Mark Twain in der von ihm konzipierten Ein-Mann-Show "Mark Twain Tonight!", für die er 1966 den Theaterpreis Tony als bester Schauspieler gewann.
Hinzu kamen viele Fernsehfilme und TV-Serien wie etwa "Lincoln" im Jahr 1974, in der Holbrook Abraham Lincoln spielte. Für diese und andere Darstellungen bekam er insgesamt fünfmal den Emmy, den US-Fernsehpreis. Auch auf der großen Leinwand war Holbrook oft vertreten. Eine Oscar-Nominierung brachte ihm seine Rolle als väterlicher Freund in dem Aussteiger-Drama "Into the Wild" (2007) ein.