Selain itu, Holtby juga mewakili Jerman di berbagai level pemuda dari tahun 2008 hingga 2013 dan menjadi kapten timnas pada Kejuaraan Eropa U-21 UEFA 2013. Ia melakukan debut senior melawan Swedia pada tahun 2010 dan sejak itu telah memenangkan 3 caps untuk timnas.
Karier klub Holtby dimulai di Aachen, di mana ia bergabung dengan akademi klub tersebut pada usia 14 tahun setelah dilepas oleh Borussia Mönchengladbach. Setelah tiga tahun di akademi Aachen, Holtby menandatangani kontrak profesional dengan klub tersebut pada musim 2007-2008. Dia melakukan debut bersama tim utama pada usia 17 tahun di bawah arahan manajer sementara Jörg Schmadtke pada Desember 2007. Pada musim berikutnya, Holtby dipindahkan ke posisi sayap kiri oleh manajer baru Jürgen Seeberger. Dia mencetak gol pertamanya untuk klub pada 8 Desember 2008 melawan 1860 Munich sebelum mencetak dua gol dalam kemenangan 6-2 atas Nürnberg pada Februari tahun berikutnya. Holtby tampil dalam 31 pertandingan dan mencetak delapan gol saat Aachen berada di peringkat keempat di akhir musim. Performa Holtby pada musim tersebut membuatnya meraih Gold Fritz Walter Medal sebagai pemain U19 Jerman terbaik tahun 2009.
Setelah impresif di divisi kedua dengan Aachen, Holtby diminati oleh beberapa klub Bundesliga menjelang musim 2009-2010. Schalke muncul sebagai peminat yang berhasil dan pada Juli 2008, mereka mengontrak Holtby dengan durasi empat tahun dengan biaya transfer yang dilaporkan sebesar €2,5 juta. Holtby melakukan debut untuk klub pada 1 Agustus 2009 di bawah arahan manajer Felix Magath dalam kemenangan 4-0 atas Germania Windeck dalam DFB Pokal. Dia tampil sembilan kali di liga, di mana ia mencatatkan dua assist, dan dua kali di piala sebelum dipinjamkan ke Bochum pada Januari sampai akhir musim tersebut.
Pada akhir Januari 2010, Holtby bergabung dengan Bochum, awalnya dengan status pinjaman selama 18 bulan. Dia melakukan debut untuk klub pada 6 Februari dalam hasil imbang 1-1 melawan Bayer Leverkusen di mana ia mencatatkan assist untuk gol penyama kedudukan Zlatko Dedic pada babak kedua. Pada 13 Maret, ia mencetak gol pertamanya untuk klub, dan juga gol pertamanya di Bundesliga, dalam kekalahan 1-4 dari Dortmund. Holtby tampil dalam 14 pertandingan dan mencetak dua gol sebelum pinjamannya berakhir pada akhir musim.
Follow