Geboren wurde er in Ellich bei Nordhausen im südlichen Harz, in der Familie eines bescheidenen Handwerkers. Seine Arbeit begann er als Bergmann in der Silbergrube, dann arbeitete er als Schlosser. Seine Begabung und Gewissenhaftigkeit machten den Grafen Reden auf ihn aufmerksam. Er schlug ihm die Arbeit in Schlesien vor, vorher schickte er ihn als Lehrling zum Bergbauoberrat Bückling, der sich mit dem Bau der Dampfmaschinen beschäftigte. Im Jahre 1792 ernannte der Graf Holtzhausen zum Baumeister der Dampfmaschinen in Tarnowitz /Tarnowskie Góry. 

   Er baute insgesamt über 50 Maschinen und 1806 wurde zum Leiter der neu eröffneten Dampfmaschinenabteilung der Gleiwitzer Hütte, die musterhaft für das übrige Deutschland wurde. Gleichzeitig wurde Holtzhausen zum Maschineninspekteur und darauf betreute er alle Arbeiten im Bereich des Maschinenbaus in Oberschlesien und im Waldenburger Kohlenbecken. In der Anerkennung seiner großen Leistungen wurde er am 9. März 1825 durch den König Friedrich Wilhelm III. zum Maschinendirektor befördert.

   Er heiratete Christine Zweigl, die Tochter des Landkreisarztes in Tarnowitz – sie hatten einen Sohn und zwei Töchter. Henriette heiratete F. L. Beyerhaus, den berühmten Modellierer der Gleiwitzer Hütte.