Kai Emil Holm var søn af snedkermester Carl Andreas Holm (død 1929) og hustru Margrethe, født Sløk (død 1933). Han blev født i og voksede op i Lemvig og blev udlært som sadelmager og tapetserer i 1921, inden han i 1922 søgte ind på Det Kongelige Teaters elevskole, hvorfra han udgik i 1924. Han debuterede i 1924 i rollen som Gamle Chris i stykket "Anna Christie" på Betty Nansens Teatret, som han var tilknyttet 1923-1925. Den første betydelige rolle var som snedker Engstrand i "Gengangere". Han har spillet et omfattende klassiker-repertoire. I årene 1925-26 var han knyttet til Svend Methlings Skole- og Folkescene i Casinos lille Teater og optrådte senere bl.a. på Det ny Teater, Folketeatret Aarhus Teater og Det Kongelige Teater. Han havde evnen til at skabe små mesterværker ud af selv beskedne roller (Mustapha, Urtekræmmeren og Bødlen i "Aladdin"). Han spillede bl.a. Per Degn i "Erasmus Montanus", Birkedommer Krans i "Eventyr på fodrejsen", Prokurator Falsmaal i "Gulddåsen" og titelrollerne i "Jeppe på bjerget" og "Den politiske Kandestøber". Sammen med Thomas P. Hejle var han stifter af Skolescenens Bio og var 1931-1947 medleder af Dansk Skolescene. Han var leder af Dansk Kultursamfunds turnéer i Sønderjylland fra 1933 og i årene 1937-1950 direktør for Dansk Kulturfilms Biograf - Toftegaards Bio. Kai Holm var direktør for Friluftsteatret på Bellahøj 1939 og 1940 og fra 1950-1970 direktør for World Cinema Biografen i Cirkusbygningen. Han var formand for Dansk Skuespiller Forbund 1947-1955, formand for Dansk Kulturfilm 1957-1970 og i en årrække formand for Nordisk Skuespillerråd. Desuden var han medlem af Teaterrådet 1947-1955 og af Radiorådets programudvalg 1956-1970, ligesom han var formand for Olaf Poulsens Mindefond. Han debuterede på film i 1923 og medvirkede i flere Fy og Bi Film. I stumfilmen "Tordenstenene" fra 1927 spiller han en arbejdsmand. Han medvirkede i endnu 5 stumfilm, inden han i 1931 dukkede op i dansk films første tonefilm "Præsten i Vejlby", hvor han spillede den usympatiske Niels Bruus. I de næste 45 år spillede han med i omkring 40 film - oftest i små og ikke særlig rare roller. Den første egentlige hovedrolle fik han i sin allersidste film fra 1979 "Drømme støjer ikke, når de dør". Den fik han til gengæld også en Bodil for. På TV-Teatret spillede han bl.a. i "Natteherberget" og Kai Holm medvirkede utallige gange i radioens hørespil og som oplæser af jyske digtere. Han udgav 12 bøger, deriblandt tre erindringsbind og en række børnebøger, bl.a. "En limfjordsdreng" i 1968. I 1962 modtog han Steen Steen Blicher-prisen og blev i 1964 æresmedlem af Dansk Skuespillerforbund. Han blev Ridder af Dannebrog i 1948 og i 1954 ridder af norsk Olavsorden og Svensk Vasaorden. Den 25. december 1925 blev han i Fjaltring gift med Jenny Iversen (03-11-1898 - 26-01-1975)