Die erste urkundliche Erwähnung einer Schule in der Gemeinde Holdorf stammte aus dem Jahre 1634.
Für die katholische Volksschule der Nachkriegsjahre erfolgte 1965 der Bau einer neuen Schule am jetzigen Standort. 1975 erfolgte die Einrichtung einer selbstständigen Hauptschule. Schon kurze Zeit später wurde in Niedersachsen die Orientierungsstufe eingeführt und die Schülerinnen und Schüler der Jahrgänge 5 und 6 aus Holdorf und Steinfeld besuchten die Orientierungsstufe in Holdorf. Die Schüler der Haupt- und Realschule besuchten in diesen Jahren die Schule in Steinfeld.
Durch Veränderungen im Niedersächsischen Schulgesetz konnte im Jahr 1982 eine Hauptschule mit Orientierungsstufe eingerichtet werden.
1985 wurde ein Anbau für notwendig gewordene Klassenräume geschaffen und damit konnten die bis dahin genutzten Räume der alten Volksschule an der Steinfelder Straße aufgegeben werden.
Der Schulversuch Sekundarschule wurde ab dem Jahre 1998 in Holdorf durchgeführt, um den Schülerinnen und Schülern in Holdorf die Gelegenheit zu geben, einen Hauptschulabschluss und einen Realschulabschluss zu erreichen. Dieses war bis dahin nicht möglich, weil es in Holdorf nur eine Hauptschule mit angegliederter Orientierungsstufe gab.
Im Jahr 2001 wurde der Schulversuch Sekundarschule auf Antrag der Gemeinde Holdorf beendet und es konnte ein Realschulzweig eingerichtet werden. Die Schule trug dann den Namen Haupt- und Realschule Holdorf.
Durch zurückgehende Schülerzahlen an der Hauptschule wurden in den folgenden Jahren die ersten Kombiklassen (ein Vorläufersystem der jetzigen Oberschule) eingerichtet.
Die Oberschule Holdorf entstand im Jahr 2012 als Nachfolgeschule der Haupt- und Realschule Holdorf.