Uddannet på kunsthåndværkerskolen, lærer samme sted (1952-56). Lærer ved kunstakademiet i Kbh 1955, fra 1976 professor. Kjærholms primære indsatsområde er møbler, især i stål og læder. Blandt hans kendteste arbejder er lædersofa (1956), hvilestol i flet eller læder (PK 22) (1957) for Fritz Hansen A/S (1957), Armstol (PK11) (1957) for Fritz Hansen A/S, "Hammock Stol" (PK-24) (1965). Til Louisianas koncertsal tegnede Kjærholm i 1976 klapstole.

I 1955 startede Poul Kjærholm et samarbejde med firmaet Ejvind Kold Christensen - hvilket fortsatte helt frem til hans Poul Kjærholms død i 1980. I 1982 overtog Fritz Hansen produktion og salg af "The Kjærholm Collection", som blev udviklet i perioden 1951 til 1967 - design som er logisk ned til mindste detalje og med en snert af eksklusivite