Het bedrijf Holley werd in 1896 opgericht als fabrikant van kleine 1 cilinder aangedreven driewielers voor stadsverkeer. In 1902 werd de Holley Motor Company opgericht en fabriceerden zij de Holley Motorette. In 1904 fabriceerden ze de eerste carburateur voor Pontiac en in 1905 gingen ze een overeenkomst aan met Henry Ford om de carburateurs voor de T-Model Ford te gaan produceren. De auto was een enorm succes en de carburateur dus ook. Hiermee waren ze een van de grootste leveranciers van Ford geworden. In 1913 zat op de helft van alle in Amerika geproduceerde auto’s een Holley carburateur.

In 1957 kwam het 4150 model uit op de Ford Thunderbird. De 4 barrel carburateur die nu nog steeds wordt geproduceerd als een High Performance carburateur. In de jaren ’60 kwam de carburateurmarkt pas echt op gang. Van de 4150 werd een “Double Pumper” versie uitgebracht welke standaard werd op bijvoorbeeld Big Block Chevy’s, Camara Z28, Boss Mustangs en Shelby’s. en in 1968 kwam de eerste echte “race only” carburateur uit: de 4500 Holley Dominator. Als eerste uitgerust op de Ford Torino 427 Tunnel Port werd deze carburateur in korte tijd de standaard carburateur voor iedere race motor. Dit blijkt wel uit het feit dat er al meer dan 40 jaar op rij alle kampioenschappen in NASCAR en bijna alle Pro Stock NHRA kampioenschappen met een Holley carburateur zijn gewonnen.

Sinds kort maakt Holley de HP en Ultra HP versie van de 4150 en 4500 serie. Dit zijn carburateurs met meer afstel mogelijkheden voor een verfijndere afstelling. De Ultra HP is daarbij gelijk aan de HP behalve dat deze volledig van aluminium is gemaakt.

Het 3310 (780 Mechanical secondary “Double Pumper”) model werd toegevoegd in de Hot Rod Speed Parts Hall of Fame. Dit is de meest gebruikte model van alle geproduceerde Holley’s en standaard geleverd op auto’s zoals de Mustang 302 Boss en Chevelle SS 396’s.