Holonyak a fost primul membru al familiei sale care a primit orice tip de educație formală. A lucrat odată 30 de ore consecutive la Calea Ferată Centrală din Illinois, înainte de a-și da seama că o viață de muncă grea nu era ceea ce dorea și că ar fi preferat să meargă la școală în schimb. Conform lui Knight Ridder, "laserele semiconductorii ieftine și fiabile, critice pentru DVD-urile, cititorii de coduri de bare și zeci de alte dispozitive, își datorează existența într-un mod mic pentru sarcina de lucru exigentă impusă echipajelor de cale ferată din Downstate cu zeci de ani în urmă". Holonyak a obținut diplomele de licență (1950), master (1951), și doctorat (1954) în inginerie electrică de la Universitatea din Illinois din Urbana-Champaign.
Nu voia o viaţă de muncă grea.