Holger Giese schloss sein Studium als Diplomingenieur für Technische Informatik an der Universität Siegen im Jahre 1995 mit Auszeichnung ab. Er promovierte 2001 an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster im Bereich Informatik mit summa cum laude. Nach der Promotion war er bis 2006 an der Universität Paderborn als Juniorprofessors für Objektorientierte Spezifikation verteilter Systeme tätig. Seit 2006 vertrat er die Professur Systemanalyse und Modellierung am Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik, die  er im Feburar 2008 übernahm.

Er ist Mitglied der Gesellschaft für Informatik (GI), der IEEE Computer Society, der Association for Computing Machinery (ACM) und des Deutschen Hochschulverbandes (DHV).