Kobna Holdbrook-Smith inicialmente tenía miedo de empezar a actuar debido a la desaprobación de su familia. Posteriormente asistió a la Escuela de Actuación de Guildford para estudiar actuación y se graduó en 2000. Holdbrook-Smith comenzó su carrera como actor en televisión en 2002 cuando apareció en Everyone's Child. Además de su trabajo en series de televisión, en la pantalla grande se destacó en papeles como el padre Richard Emery en Ghost Stories (2017), Oliver en The Commuter, Templeton Frye en Mary Poppins Regresa y Doctor Wren en Gwen (todos 2018). Interpretó a Crispus Allen en la película de superhéroes La liga de la justicia (2017), parte del Universo Extendido de DC. Por su actuación en Tina on the West End, ganó el premio Laurence Olivier al mejor actor en un musical. En 2023 participa en la cinta de Paul King, Wonka, una película sobre los orígenes de Willy Wonka protagonizada por Timothée Chalamet.