Ondřej Holub v raném mládí prošel Kühnovým dětským sborem a chlapeckým sborem Pueri gaudentes, díky kterému se stal i dětským sólistou Státní opery Praha v inscenaci Mozartovy Kouzelné Flétny. Obor klasický zpěv studoval soukromě u prof. Lenky Pištěcké, při studiu na pražské konzervatoři u prof. Valentina Prolata a později se pěvecky rozvíjel u prof. Jiřího Kotouče.
Od roku 2019 spolupracuje s mezinárodně uznávaným souborem Collegium 1704, kde účinkuje jako sólista i ansámblový zpěvák, pravidelně spolupracuje také se souborem Ensemble Damian, který se zabývá historicky poučenou interpretací barokní opery. Jako sólista pravidelně spolupracuje s řadou souborů a orchestrů (Symfonický orchestr hl. města Prahy FOK, Filharmonie Hradec Králové, Jihočeská komorní filharmonie aj.), působí také jako ansámblový zpěvák většiny předních tuzemských souborů staré hudby – Schola Gregoriana Pragensis, Collegium Marianum, Cappella Mariana, Ensemble Inégal, Czech Ensemble Baroque, Victoria Ensemble, Musica Florea, se kterými se pravidelně účastní prestižních tuzemských i zahraničních festivalů.
V letech 2013–2019 byl členem vokálního ansámblu Martinů Voices, jenž se řadí mezi elitní interprety hudby 20. a 21. století. V roce 2007 založil s bývalými členy sboru Pueri gaudentes mužské vokální kvinteto Rudolfvoice, se kterým vystoupil např. i ve washingtonském Kennedy Center. Mimo jiné také příležitostně spolupracuje s Pražským filharmonickým sborem, s nímž při výročí sta let od založení Československa vystoupil v New Yorské Carnegie Hall v provedení 2. symfonie Gustava Mahlera.
