Sam Holbrook comezou a súa carreira como árbitro na Appalachian League en 1990, seguido por períodos nas ligas do medio oeste, Carolina, Texas, Leste e Internacional antes de debutar nas Grandes Ligas en xuño de 1996. Holbrook traballou a tempada de 1996 na Liga Americana, seguida por tres tempadas na Liga Nacional. En 1999, foi un dos 22 árbitros cuxas dimisiones foron aceptadas (nunha táctica de negociación sindical fallida), e foi recontratado en 2002, arbitrando xogos en ambas Grandes Ligas desde entón. Holbrook foi árbitro en cinco Series de División (2005, 2007, 2010, 2013, 2019), catro Series de Campionato de Liga (2008, 2009, 2011, 2012) e tres Series Mundiais (2010, 2016).
, 2019). Tamén foi árbitro do MLB All-Star Game de 2004. Holbrook foi nomeado xefe de equipo en febreiro de 2017 pola MLB. A súa tripulación de 2017 é acompañada por Greg Gibson, Jim Wolf e D.J. Reyburn.