Olle Holmberg disputerade 1922 vid Lunds universitet på avhandlingen "C.J.L. Almqvist. Från Amorina till Colombine". Där var han också professor i litteraturhistoria 1937-1959. 1936 blev han medlem i Samfundet De Nio och var åren 1932-1937 medlem av Svenska Akademins Nobelinstitut. Han arbetade också som recensent, framför allt i Dagens Nyheter (1925-1965). Bland hans övriga verk kan nämnas en biografi om Leopold i fem volymer och skrifter om Stagnelius och Viktor Rydbergs lyrik.