Atalanta lånar 23-åringen, från nyligen nedflyttade Serie B-klubben, Spezia hela säsongen. Därtill finns en köpoption inskriven i avtalet.
Förra säsongen noterades svensken för 20 matcher i Serie A, med stod för ett mål och två assist.
Holm, som hittills spelat två A-landskamper, ingår i den svenska landslagstruppen som samlas nästa vecka för att spela EM-kvalmatcher mot Estland och Österrike.
Rättelse: I en tidigare version angavs fel information om Spezia. Rätt ska vara att Spezia spelar i Serie B.