Deze duif is kleiner dan houtduif (en zonder witte banen op de bovenvleugels), ongeveer even groot als stadsduif. Holenduiven hebben een blauwgrijs verenkleed met groenglanzende halsvlek. De ondervleugels zijn grijs en de bovenvleugels licht blauwgrijs met twee zwarte strepen, donkere achterrand en vleugelpunt. Heeft een brede zwarte eindband aan de staart. Vliegt meer compact en direct dan houtduif.
Gebroed wordt in bomen langs bosranden en open plekken in oud loofbos, ook in parken. Geregeld ook in schuren en uilennestkasten. De grootste aantallen Holenduiven bevinden zich in het 'traditionele' agrarische gebied, met verspreid staande boerderijen, akkers en bossen: Noord-Brabant, Gelderland, Overijssel en Drenthe.
Het voedsel is vooral plantaardig en bestaat uit zaden en andere plantdelen. Foerageert op de grond, vaak in groepen. Vaker in graslanden te vinden dan houtduiven.