Zajmował się badaniami nad grafiką komputerowąMarek Holynski, User-adaptive computer graphics, International Journal of Man-Machine Studies, Volume 29, November 1988 i interfejsami użytkownikaMarek Holynski, Robert Garneau, Michael Lu, An Adaptive Graphics Analyzer As A Preference-Oriented Interface, ACM SIGCHI Bulletin, Volume 19 , October 1987. Równolegle jako associate professor wykładał i prowadził przewody doktorskie na Boston University.
W Dolinie Krzemowej W latach 1992–1997 pracował w Silicon Graphics, najpierw jako kierownik projektów, a następnie dyrektor działu grafiki komputerowej. Projektował komputery Indigo, Indy i O2 oraz opracowywał algorytmy grafiki wykorzystywane w grach komputerowych, filmach i Internecie. W 1997 roku założył w Dolinie Krzemowej własną firmę, która stworzyła akcelerator graficzny do zastosowań internetowych (w 1999 roku został kupiony przez Fujitsu).
Swoje doświadczenia opisywał w serii felietonów pod tytułem E-mailem z Doliny Krzemowej, ukazującej się w Nowej Fantastyce. Zostały one później częściowo wykorzystane w książce pod tym samym tytułemMarek Hołyński, E-mailem z Doliny Krzemowej, Prószyński i S-ka, 2000.