Иван Ильич Холодняк состоял ординарным профессором по кафедре римской словесности в историко-филологическом институте города Санкт-Петербурга; читал лекции в Санкт-Петербургском университете и на Высших женских курсах.
В многолетнем своем труде «Carmina sepulcralia Latina» («Древнеримские стихотворные эпитафии») (СПб., 1897) он поставил себе задачей собрать все римские языческие надгробия, составленные стихами. В тесной связи с этим изданием стоит исследование «О некоторых типах римских метрических надгробий» (СПб., 1899).
К области эпиграфики относятся отчасти и магистерская диссертация Холодняка «Очерк развития флексии genetivi singularis в именных латинских основах на а, е, о» (СПб., 1888), ряд статей в «Журнале Министерства народного просвещения», «Критические заметки» и «К надгробным надписям в сборниках ???????? и Comentationes philologicae» (1895—1897).
Ивану Ильичу Холодняку принадлежит также много трудов в области истории и экзегезы римской литературы: издание грамматика Цензорина (СПб., 1889) и отдельные исследования, по большей части в «Журнале Министерства народного просвещения».
Наконец, Холодняк является мастерским переводчиком древних авторов — Секста Проперция («Журнал Министерства народного просвещения», 1886), Плавта (Menaechmei, там же, 1887, и в исправленном виде в «Дешевой библиотеке» Суворина, 1902; Miles gloriosus в «Журнале Министерства народного просвещения», 1894), Тита Лукреция Кара (там же, 1901), Сенеки и Петрония («Филологическое обозрение», 1899 и 1900).
В своих лекциях Иван Холодняк обращает главное внимание на реалии, историю латинского языка и его синонимику. Особенной популярностью среди многочисленных учеников Холодняка пользуются его курсы по объяснению Тацита.
Иван Ильич Холодняк является одним из соавторов Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона.
