Holtzendorff war als Professor für Rechtswissenschaft ab 1857 in Berlin und ab 1873 in München tätig. Er bemühte sich um die Verbesserung des Straf- und Gefängniswesens und trat gegen die Todesstrafe auf. Er war an der Gründung des Lette-Vereins und der Berliner Volksküchen beteiligt. Holtzendorff publizierte 1870/71 die "Enzyklopädie der Rechtswissenschaft", die im Jahre 1913 ihre siebente Auflage erfuhr. Zwischen 1871 und 1877 veröffentlichte er das "Handbuch des deutschen Strafrechts".