Holmium er nogenlunde modstandsdygtigt overfor iltning ("rust") i tøratmosfærisk luft, men i fugtig luft eller ved højere temperaturer angribes det hurtigt, og danner et gulligt oxid. Ved temperaturer over 150 °C antændes metallet, og dannerholmiumsesquioxid (Ho2O3). Holmium reagerer medvand under dannelse afgasformigbrint samtholmiumhydroxid, og kan opløses iuorganiske syrer hvorved der også dannes brint. I vandige opløsninger danner holmium en kation, Ho+++, som farver opløsningen gul.
Holmium har en række usædvanligemagnetiske egenskaber, bl.a. det højestemagnetiske moment blandt alle naturligt forekommende grundstoffer. Sammen medyttrium danner det stærk magnetiske stoffer.
Cleve brugte en metode somCarl Gustaf Mosander havde udviklet: Han fjernede alle de kendte "urenheder", og endte med to stoffer; et grønt og et brunt. Det grønne kaldte han for thulia, og det brune for holmia, efterStockholmslatinske navnHolmia. Senere har det vist sig, at det grønne stof varthuliumoxid, og det bruneholmiumoxid.
Kommercielt udvindes holmium fra mineralet monazit ved enionbytningsproces, men på grund af de meget ens kemiske egenskaber er det stadig meget svært at skille de sjældne jordarter helt fra hinanden.
Naturligt forekommende holmium består af én stabilisotop; holmium-165 — hertil kendes et antalradioaktive isotoper, hvoraf den mest langlivede er holmium-163 med enhalveringstid på 4570år. Alle andre radioaktive Holmium-isotoper har halveringstider under 1,117døgn, og de fleste er på under 3timer.
