Вадим Холоденко родился в 1986 году в Киеве. В 1994 году поступил в Киевскую среднюю специализированную музыкальную школу. В 13 лет начал выступать в США, Китае, Венгрии и Хорватии. В 2005 году поступил в Московскую консерваторию в класс Веры Горностаевой.
Обладатель Гран-при Международного конкурса пианистов им. Марии Каллас в Афинах (2004), победитель Международного конкурса музыкантов в Сендае (2010) и Международного конкурса пианистов им. Франца Шуберта в Дортмунде (2011). В 2013 году завоевал золотую медаль на Международном конкурсе пианистов им. Вана Клиберна в Форт-Уэрте, после чего совершил большой гастрольный тур по США, странам Европы и Азии.
Сотрудничал с Шотландским симфоническим оркестром Би-би-си, Симфоническими оркестрами Кристиансанна, Мальмё, Сиднея и Норвежского радио, Катарским филармоническим оркестром. Выступал с дирижерами Леонардом Слаткином, Мигелем Харт-Бедойей, Юрием Башметом, Карлом Сент-Клером, Владимиром Спиваковым и Владимиром Федосеевым. Давал концерты со струнным квартетом Enso, скрипачами Вадимом Репиным и Аленой Баевой, виолончелистом Александром Бузловым.
В 2013 году вышел дебютный диск пианиста с музыкой Стравинского и Листа. В 2015 году фирма «Мелодия» выпустила сольный альбом Холоденко с произведениями Балакирева, Чайковского, Курбатова и Чаплыгина, а 2017-м вышла концертная запись сочинений Хиндемита, Берга и Вольфа, осуществленная в сотрудничестве с фирмой «Мелодия» и Apriori Arts Agency. Также среди записей – диски с фортепианными концертами Грига, Сен-Санса и Прокофьева.
