Склонность к литературному творчеству Холодковский имел с ранних лет. Отличное владение несколькими иностранными языками и безусловный поэтический дар привели его к переводческой деятельности. Уже к концу гимназического курса он приступил к переводу «Фауста» Гёте. Работа продолжалась в течение трёх лет и в 1878 г. увенчалась изданием перевода в собрании сочинений Гёте (Собрание сочинений Гёте в переводах русских писателей, изданных под редакцией Н.В. Гербеля. (Т. 1-10). - Т. 2. Фауст / Перев. Н. Холодковского. СПб, 1878. - 432 с.). Переводчику на тот момент было всего 20 лет! Впоследствии перевод неоднократно переиздавался как при жизни Николая Александровича, так и после его кончины, и по праву считается лучшим. В 1917 г. за перевод «Фауста» Гёте Н.А. Холодковский был удостоен Полной Пушкинской премии. 

В личном фонде Н.А. Холодковского (СПбФ АРАН, Фонд 937) хранится рукописное собрание его стихов, озаглавленное «Отобранные стихотворения» (СПбФ АРАН. Ф. 937. Оп. 1. Д. 2). Сборник насчитывает 64 стихотворения, написанных с 1875 по 1921 гг. Ещё один поэтический сборник Холодковского («Тетрадь») хранится в фонде А.П. Семёнова-Тян-Шанского. «Тетрадь» содержит 76 стихотворений, также с 1875 по 1921 гг. (СПбФ АРАН. Ф. 722. Оп. 1. Д. 109). В основном, произведения в двух этих сборниках повторяются.

 
Среди замечательных стихотворений Холодковского можно отметить «Святой огонь», «Люблю порой я уходить в леса...», «Море», «Тройка», «Финляндия», «Аэроплан», «Странник» и многие другие. Важно, что сам поэт серьёзно к своим стихам не относился, писал их для себя и желания публиковать не имел. На вопрос, почему он их «прячет», Холодковский отвечал: «...стихи, что вино: чем дольше выдержатся, тем лучше приобретают качества» (СПбФ АРАН. Ф. 937. Оп. 1. Д. 11. Л. 17об.,18). 

Начавшаяся в 1914 г. Первая мировая война вселила в душу Холодковского глубокий пессимизм. Ещё более пессимистично он воспринял революционные события 1917 г. в России. Стихи Холодковского послереволюционного периода полностью отражают его внутреннее состояние. В это время поэт пишет стихотворения «Молитва», «Гроза», «Ужас бытия», «Beati mortui!» («Блаженны мёртвые» - лат.), «Весна 1918 года» и другие. Все они пронизаны отчаянием и болью, чувством утраты смысла существования в условиях новой действительности.

 
После 1917 г. Холодковские продолжали жить в Петербурге. Николай Александрович продолжал трудиться и как ученый-зоолог, и как поэт-переводчик. Однако пессимизм его рос, он всё более тяготился жизнью, что в конечном итоге отразилось и на физическом состоянии: пришла неизлечимая болезнь. Профессор Холодковский скончался 2 апреля 1921 г. в возрасте 63-х лет. 

В 1922 г. друзья поэта И.П. Бородин и А.П. Семёнов-Тян-Шанский подготовили к печати и издали сборник стихотворений профессора Холодковского «Гербарий моей дочери» (Холодковский Н.А. Гербарий моей дочери. Пг., 1922). Это собрание очаровательных ботанических миниатюр - коротких стихотворений, описывающих полевые цветы. Сборник состоит из 63-х стихотворений, распределённых по трём альбомам. Все стихотворения носят названия цветов: «Одуванчик», «Василёк», «Клевер» и др.

 
Николай Александрович Холодковский прожил насыщенную жизнь и оставил богатое наследие как в области науки, так и в области изящной литературы. Хотя предпочтение было отдано науке, литературе Холодковский посвятил немалую часть своего времени и своей души. Сам он говорил: «Если бы мне пришлось жить вторую жизнь, я бы желал тогда быть лингвистом» (СПбФ АРАН. Ф. 937. Оп. 1. Д. 11. Л. 18).

 
Подробнее о поэзии Н.А. Холодковского см.: Анненкова Е.А. Поэтическое творчество профессора Н.А. Холодковского // Документальное наследие России: проблемы теории и практики. К 100-летию государственной архивной службы России: сборник научных статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции 8 июня 2018 г., Москва / Отв. ред. В.П. Козлов. М., 2018. C. 278-288.