Pavel Holík absolvoval Lékařskou fakultu Univerzity Palackého v Olomouci a od roku 1998 působil jako ředitel Zdravotnické záchranné služby v Prostějově. Je také členem několika soukromých firem.

V roce 2002 se stal jako nestraník za US-DEU členem zastupitelstva města Prostějov. O čtyři roky později byl zvolen radním a předsedal Sociální a zdravotní komisi Rady města.

V roce 2004 vstoupil mezi sociální demokraty, za něž byl v letech 2008-2012 zastupitelem Olomouckého kraje. O dva roky později se probojoval do Sněmovny ze šestého místa kandidátky, bezmála devět procent preferenčních hlasů jej dokonce vyneslo před lídra. Po rozpuštění Poslanecké sněmovny v srpnu 2013 se po říjnových volbách opět stal poslancem. V dolní komoře zasedal v zahraničním výboru a byl členem i zdravotnického výboru.

Ve volbách 2017 obhajoval svůj mandát za ČSSD v Olomouckém kraji, ale skončil jako první náhradník.

Pavel Holík je ženatý, má syna.