Jakob David Holch kam am 1. April 1848 in Schwäbisch Hall als Sohn des Werkmeisters David Lorenz Holch und seiner Ehefrau Maria Katharine, geb. Krauss, zur Welt. Nach dem Besuch der Realschule schrieb er sich im Herbst 1865 am Königlichen Polytechnikum Stuttgart ein, wo er die 1. Staatsprüfung für Hochbautechniker mit gutem Erfolg abschloss.
Vom April 1870 bis Frühjahr 1873 war er mit der Planung und Bauleitung der Württembergischen Hypothekenbank in der Schlossstraße 36/38 betraut, einem Bauprojekt von Alexander von Tritschler, Professor am Polytechnikum. Von März bis Oktober 1873 arbeitete er in Wien bei Emil Ritter von Förster, einem außerordentlich produktiven Architekten monumentaler und repräsentativer Gestaltungen mit durchdachter Raumordnung und gehobener Innenraumgestaltung, der italienische Vorbilder bevorzugte.
Es folgte eine Tätigkeit beim Neubau des Personenbahnhofs der österreichischen Nordwestbahn in Prag. Holchs Detailplanungen mit baulichen Ausschmückungen fanden bei Fachkollegen und beim Publikum große Anerkennung. Eine Studienreise von drei Jahren führte ihn schließlich nach Italien – leider ist nicht bekannt, welche Orte er besuchte.
Nach seiner Rückkehr bestand er im November 1877 die 2. Staatsprüfung mit der Beurteilung „ziemlich gut“. Im selben Jahr wurde er Mitglied im Stuttgarter Verein für Baukunde. Nach einer kurzen Zwischenbeschäftigung bei der Königlichen Domänendirektion im Bezirksamt Tübingen trat er am 1. Juni 1879 eine Stelle als verbeamteter Garnisonsbaumeister in Stuttgart an. Seine theoretische wie auch praktische Ausbildung, sein Fleiß, seine tadellose Führung, Zuverlässigkeit, Pünktlichkeit wie auch seine geordneten ökonomischen Verhältnisse wurden wertgeschätzt.
Holchs erstes Projekt in Stuttgart war 1879 die Planung eines Pulvermagazins auf dem zwischen Heslach und Degerloch gelegenen Gelände des Schießplatzes Dornhalde, dem zentralen Übungsplatz für alle Stuttgarter Soldaten.
1885 leitete er die Arbeiten an der Dohlenanlage (Abwasserleitungen) der Infanteriekaserne (Rotebühlkaserne, 1827-1843 erbaut) vor dem Hintergrund von Typhus-Epidemien, die Stuttgart wiederholt heimsuchten. Bereits die Typhus-Epidemie von 1872 hatte eine Konzentration der Durchfallerkrankung in der Infanteriekaserne zur Folge. Mit Sicherheit waren dabei schlechte hygienische Verhältnisse bei starker Belegung die Ursache. Ebenfalls in der Infanterie-Kaserne wurde 1886 der Speisesaal des Offizierskasinos neu gestaltet. Holch brachte für die Gestaltung von Wänden und Decken die Kenntnisse seiner Italien-Reise mit ein.
Die Planungen und der Innenausbau der Moltke-Kaserne seit 1884, die am 8. Oktober 1886 eingeweiht und vom II. Bataillon des Infanterie-Regiments Kaiser Friedrich König von Preußen Nr. 125 belegt wurde, zeigen einen deutlichen Einfluss des oberitalienischen Festungsbaus.
Ab 1883 dokumentiert die Personalakte eine Parallelität der Wertschätzung von Holchs hervorragender Arbeit und gleichzeitig ständigen Verwarnungen wegen Eigenmächtigkeiten bei der Auftragsvergabe und Überschreitung von Etatmitteln, die Verweise und Geldstrafen nach sich zogen. Vor allem der Umgang mit den Lokalverwaltungen und sein Verhalten gegenüber seinen Vorgesetzten wurde kritisiert. Da er trotz Ermahnungen offensichtlich nicht den richtigen Ton fand, wurde er zum 1. Mai 1888 mit einer kräftigen Gehaltserhöhung nach Ulm versetzt.
In Ulm lebte die Familie seiner Ehefrau Luise Babette, die er am 15. Mai 1884 geheiratet hatte. Sie war 1861 als Tochter des Bierbrauereibesitzers Eduard Mayser und seiner Ehefrau Karoline, geb. Reichert, zur Welt gekommen. Gemeinsam hatten sie fünf Söhne. Zwei Kinder verstarben in frühen Lebensjahren und nur von einem, Julius Felix, geb. 1878, gibt es umfangreichere Zeugnisse: Nach seinem Medizinstudium an der Friedrichs-Universität in Berlin nahm er als Oberarzt des I. Bataillons des Reserve-Infanterie-Regiments 247 in Ulm am Ersten Weltkrieg teil und fiel bei Authuille (Departement Somme) am 27. März 1918. Der jüngste Sohn Heinrich Hermann (1897-1989) war als Kaufmann und Wirtschaftsprüfer in Ulm tätig, über seinen etwas älteren Bruder Eduard Heinrich Karl (*1893) ist außer seiner Eheschließung nichts bekannt.
Von Ulm kehrte Holch mit seiner Familie im Frühjahr 1894 als Intendantur- und Baurat nach Stuttgart zurück. Im selben Jahr wurde ihm ein ehrenvoller Posten angetragen: Die jährliche Stellvertretung während des Urlaubs des Referenten im Kriegsministerium, Oberbaurat Freiherrn Karl von Seeger. Damit war Holch ein Karrieresprung mit höchster gesellschaftlicher Anerkennung gelungen. Gleichzeitig zeigt seine Ernennung zu dieser Tätigkeit seine große fachliche Wertschätzung in höchsten Verwaltungskreisen.
Ab ungefähr 1890 orientierte sich Holch neu und versuchte, seinen Blick außerhalb von Stuttgart und Württemberg zu erweitern. So sind Dienstreiseanträge für Besuche bei der Verbandsversammlung Deutscher Architekten und Ingenieurvereine in Hamburg 1890 und in Berlin 1896 dokumentiert, 1894 fuhr er zur XI. Wanderversammlung des Verbands deutscher Architekten und Ingenieurvereine nach Straßburg.
Wie in seiner ersten Stuttgarter Dienstzeit bewegten ihn weiterhin Fragen der Hygiene und Erhaltung der Gesundheit in Wohneinheiten für viele Menschen: Im Juli 1899 unternahm er eine fast zweiwöchige Dienstreise gemeinsam mit dem Chefarzt des Stuttgarter Garnisonslazarett, Generaloberarzt Dr. Karl Wegelin, die sie zu den Städtischen Krankenanstalten nach Nürnberg und in die Garnisonslazarette in Potsdam, Charlottenburg und Stettin führte. Diese Anregungen flossen in die Planungen des 1904 eröffneten neuen Garnisonslazarett Berg ein.
Krankhafter Ehrgeiz und das Gefühl von mangelnder Wertschätzung führten ab 1895 zu verschiedenen psychosomatischen Krankheitserscheinungen – u.a. Neurasthenie und eine Herzmuskelerkrankung – mit langen Krankschreibungen und einer letztlich erfolgreichen Kur.
Seine berufliche Wertschätzung zeigte sich 1906 in der Ernennung zum Geheimen Baurat und in der Verleihung des Ritterkreuzes des Ordens der Württembergischen Krone.
Ende September 1908 ging Holch in den Ruhestand und verstarb bereits am 4. Januar 1909 an einem Herzschlag. Sein Grab befindet sich auf dem Pragfriedhof. Außergewöhnlich für das erste Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts ist die Grabgestaltung mit einer bronzenen Schmuckurne von 1910. In diesem Grab fanden auch Holchs Ehefrau Babette und die Söhne Dr. med. Julius, Eduard (1886-1892) und Heinrich (1897-1989) ihre letzte Ruhestätte. Nach dem Erlöschen der Familie wird das Grab heute von der Stadt Stuttgart als gestalterisch erhaltenswert gepflegt.