Kristen Holbø var landskapsmaler og orienterte seg i motsetning til de fleste andre i sin generasjon – som ble trukket til Paris og fransk kunst – mot Italia. Han har gjennom sin kunst først og fremst gitt en billedlig tolkning av folk og landskap i Gudbrandsdalen.
Holbø vokste opp på Sygard Holbø i Vågå. Han var odelsgutt, men sa fra seg gården til en yngre bror for å bli billedkunstner. Våren 1890 ble han elev ved Bergsliens malerskole og våren etter ved Den kongelige Tegneskole. Etter et opphold hjemme gikk han på Eilif Peterssens og Harriet Backers malerskole 1893–94. Holbø sluttet seg til en krets med unge malere som søkte bort fra 1880-årenes dagsklare virkelighetsmaleri mot et stemningsmaleri med dypere koloritt og et noe forenklet uttrykk. Fortsatt tok kunstnerne utgangspunkt i naturstudien. Sommeren 1894 oppholdt Holbø seg i Vågå sammen med 9 andre kunstnere fra samme generasjon – den gode vennen Halfdan Egedius, Lars Jorde, Thorvald Erichsen, Alfred Hauge, Oluf Wold-Torne, Alice Pihl, Johanna Bugge, Lalla Hvalstad og Kris Laache. Oppholdet, som i kunsthistorien er blitt kalt “Vågåsommeren”, ble fruktbart for alle, og flere kom tilbake til Kristiania med stemningsmalerier fra Vågå. Holbø arbeidet denne sommeren med illustrasjoner til Edvard Storms Dølevisor.
Høsten 1897 reiste Holbø til København for å studere hos maleren Kristian Zahrtmann. Han ble der fire vintrer. Flere av Holbøs venner var også elever ved skolen, bl.a. Wold-Torne, Erichsen og Jorde. Zahrtmanns bruk av varme og kalde farger og hans oppbygging av volum ved hjelp av kantete fasetter, var noe flere av de norske elevene tok til seg. Hos Holbø sees innflytelsen fra Zahrtmann spesielt de første årene etter skolen. Om somrene fra 1898 til 1904 oppholdt Holbø seg helt eller delvis ved Nedre Sjodalsvatn i Jotunheimen, hvor familien hadde satt opp ei bu. Her malte han monumentale fjellbilder i en grovhugd og storlinjet stil. Fargene er dype, og han nyttet særlig ultramarin satt opp mot varme farger.
1902 fikk Holbø Schäffers stipend og reiste sammen med maleren Simon Torbjørnsen på et års studieopphold over Amsterdam til Paris. De ble i byen vinteren over og reiste hjem via London og Antwerpen. Stort inntrykk gjorde Rembrandts malerier i Rijksmuseum i Amsterdam; innflytelsen kan merkes i Portrett av min mor (1904) i Lillehammer Kunstmuseum.
Holbø giftet seg 1905, fikk samme år Henrichsens legat og drog på nytt ut på studiereise. Ekteparet reiste til Italia via Dresden og München og ble borte i to år. I Italia bodde og arbeidet han i Roma, Firenze, Siena, Volterra, Cività d'Antino og Napoli. I Napoli malte han med Wold-Torne og Jorde. I landsbyen Cività d'Antino i Abruzzene sluttet han seg til kretsen rundt Zahrtmann, som spesielt satte pris på maleriet Kveld ved Abruzzerne.
Etter hjemkomsten bodde Holbø på Sygard Holbø frem til 1912, da familien flyttet til Lillehammer. Han fortsatte å male ved Nedre Sjodalsvatn om somrene 1908–10 og laget flere av sine hovedverk i denne perioden. Det største landskapsmaleriet og et av hans viktigste verk er Øvre Sjodalsvatn fra 1908. Året etter malte han Natt og Fjellelv. Førstnevnte viser Holbøbua i måneskinn, et stemningsfullt maleri i blåtoner.
I likhet med Harald Sohlberg søker Holbø det monumentale i fjellet og nytter blåfargene til å skape storhet og avstand. Fargene er helst kjølige og klare, gjerne med kontrastvirkninger som rødt mot grønt og blått mot orange. Teknikken med å legge på fargen i tykke pastose strøk, samt aksentuering av de store linjene i landskapet, gir en ekspressiv stil til maleriene hans. Den noe grove stilen han utviklet, gav et storslått uttrykk for den hardføre skjønnheten i Jotunheimen.
1909 holdt Holbø også sin første separatutstilling i Kristiania Kunstforening. 1922–24 besøkte familien på nytt Italia. Holbø malte bl.a. fra Firenze, Roma, Napoli, Amalfi og Assisi. Hjemreisen gikk via München, Dresden, Berlin og København.
Kristen Holbø er først og fremst landskapsmaler, men han har også utført bilder med motiv fra folkeviser, Bibelen, fra arbeidslivet på landsbygda og italiensk folkeliv, dessuten hestekomposisjoner, interiører m.m. Som landskapsmaler skildrer han først og fremst hjembygda og Jotunheimen. Et par somrer malte han også fra Hvasser og Tjøme.
Holbø illustrerte Edvard Storms Dølevisor 1898, boken Norge 1814–1914 og Th. Casparis Vildren 1927. 1912 utførte han et steinrelieff av Prillar-Guri til Kringenmonumentet i Sel. 1912–17 dekorerte han kjøpmann Einar Lundes spisestue i Lillehammer med 7 store veggfelter bygd over sagn og folkeviser. Det er motiver fra Sigurd Fåvnesbane og fra visen om Villemann og Magnill. Veggmaleriene ble 1994 flyttet til Kulturhuset Banken.
Fra 1920-årene opplevde Holbø en vanskelig periode. Hans malerier ble sett på som hjemstavnsmaleri og fenget ikke tidens smak. Koloritten ble også klangfattig og mørk, og forenklingene gav stive og kantete figurskildringer. I den siste perioden, fra slutten av 1940-årene, oppnådde Holbø en ny og fargesterk frihet i flere mindre malerier, ett eksempel er Interiør fra Kvarberg (1951).
Kristen Holbø stilte jevnlig ut, både innenlands og i utlandet. Fra 1946 mottok han Statens kunstnerlønn. Han er representert i bl.a. Nasjonalgalleriet, Bergen Kunstmuseum, Trøndelag Kunstmuseum, Rogaland Kunstmuseum, Lillehammer Kunstmuseum, De Sandvigske Samlinger Maihaugen, Lillehammer, Malmö Konstmuseum og Nationalmuseum i Stockholm.