Holding, 22 ans, est arrivé chez les 'Gunners' en 2016 en provenance des Bolton Wanderers et dès lors, il a joué 42 matches et soulevé la FA Cup (Coupe d'Angleterre) en 2017.
La prolongation du bail n'a été pas été spécifiée même si, selon le communiqué d'Arsenal, il serait de "longue durée".
"Nous aimerons féliciter Rob pour son nouveau contrat et nous attendons avec beaucoup d'envie son aide dans les prochaines années", a déclaré Arsenal.
Holding a joué cinq matches avec la sélection d'Angleterre des moins de 21 ans et joué dix rencontres de Premier league; huit en Ligue Europa, quatre en Carabao Cup et une en Community Shield.