Som den første professor i sosiologi i Norge bygde Sverre Holm opp landets første universitetsinstitutt i sosiologi. Han spilte også en rolle for fremveksten i Norge av beslektede samfunnsfag.
Holm tok examen artium ved Stabekk skole i Bærum 1929 og begynte deretter å studere ved Universitetet i Oslo. Etter et studieopphold ved Sorbonne i Paris 1932 tok han magistergraden i filosofi i Oslo 1933. Mens han virket som universitetsbibliotekar 1936–48, utgav han en modernistisk roman, Stor konsert, oversatte utvalg av Voltaire, Rousseau og Henry Lanz og skrev avhandlingen Typologi. Studier i teoretisk etnologi som forløper til hans senere teoridannelse om sosiologiske transformasjoner.
Under den annen verdenskrig var Holm med på å sikre transporten av Norges Banks gullbeholdning av landet 1940, og han deltok senere i motstandsbevegelsen. Han ble arrestert høsten 1944 og overført fra Møllergaten 19 til Grini like før frigjøringen.
1948 ble Holm dosent i etnososiologi ved Universitetet i Oslo og 1949 professor i sosiologi samme sted. Året etter ble Institutt for sosiologi opprettet, med Holm som bestyrer. Et særkjenne ved instituttet skulle bli foreningen av klassiske dannelsestradisjoner med idéhistorisk og filosofisk reflektert teoridannelse, med nye former for teori-reflektert datainnsamling og behandling. Det var høyt under taket på instituttet med åpning for tverrfaglige spørsmål og for alternative perspektiver.
Holms dypsindige engasjement i vitenskapelige grunnlagsspørsmål og den form for allmenn forståelse av sosiologien som han la grunnlag for, bidrog til at han og faget fikk en slags jordmorrolle i forhold til mer spesialiserte fag som medievitenskap og til nabofag som statsvitenskap. Han var den som presist begrepsfestet “samhandling” som nøkkelbegrep i norsk sosiologi og som inviterte til bygging av formelle modeller av samhandling både innenfor faget og tverrfaglig i fellesområder med fag som psykologi og sosialøkonomi.
Holms interesse for strukturell tilnærming og formell modellbygging fikk sitt første utgangspunkt i strukturantropologi, ut fra Lévi-Strauss' slektskapsstrukturer og André Weils matematiske formalisering. I sin avhandling Studies Towards a Theory of Sociological Transformations fra 1951 vendte han seg mot tendensen i samfunnsvitenskap til å tingliggjøre sosiale forhold og til kun å bli en deskriptiv katalog av såkalte “fakta”. Han anså tankeeksperimentet, og dermed forsøk med modeller, som avgjørende for en vitenskaps utvikling.
Samtidig som Holm inviterte til formell modellbygging i fellesrområdet for sosiologi og psykologi, begynte han arbeidet med å formidle broen mellom sosiologi og prosessfilosofien til matematikeren Alfred North Whitehead, forfatteren av ett av 1900-tallets mest utilgjengelige arbeider, Process and Reality. Han slo til lyd for en de- og rekonstruksjon av sosiologien som vitenskapen om samhandling, knyttet til visse grunnlagsspørsmål for sosiologisk og psykologisk (sam-)handlingsteori og forståelse. Dette passet dårlig med rådende stemninger under studentopprøret 1968, og Holm ble feid til side i det daglige instituttvirket.
Fra da av og frem til han gikk av med pensjon 1980, kom han mest til å vie seg arbeidet med å utpensle og formidle broen mellom sosiologi og prosessfilosofi, og med de kompliserte oppgaver med en formalisert fremstilling av grunnleggende samhandlingsstrukturer. Han rakk ikke å fullføre dette verket. Men sosiologifaget var for alvor etablert, og de spor han trakk opp, har andre samfunnsvitere ført videre, blant dem Johan Galtung, Leif Johansen, Stein Bråten og Gudmund Hernes.
Sverre Holm var medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi fra 1953 og var styremedlem der og i Institutt for sammenlignende kulturforskning. 1997 ble han post mortem tilkjent Norsk Sosiologforenings ærespris for sin banebrytende innsats for sosiologifaget i Norge.