Hans-Peter Holthoff studierte in Würzburg Chemie und promovierte im Fach Molekulare Genetik in Konstanz. Von 2000 bis 2007 war er in der Biotech-Firma ProCorde GmbH (später: ProCorde /Trigen) als wissenschaftlicher Projektleiter im Bereich Target-Validierung bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen tätig. Im Jahr 2007 übernahm er die wissenschaftliche Leitung bei der Corimmun GmbH, welche 2012 an Janssen-CILAG/Johnson & Johnson verkauft wurde, Im Anschluss daran wechselte Hans-Peter Holthoff in gleicher Funktion zur advanceCOR GmbH.
Neben seinen Aufgaben als Prüfleiter für den GLP-Bereich engagierte er sich vor allem im Bereich personalisierte Diagnostik und in der klinischen Wirkstoffentwicklung im Bereich Arteriosklerose und Herzinsuffizienz. Hans-Peter Holthoff ist seit 2021 bei ISAR Bioscience als CTO tätig.