Pernille Holst Holmsgaard, tidligere Larsen, blev født den 6. september 1984 i Pandrup og begyndte sin håndboldkarriere i Jetsmark HK. Her tog hun sine første skridt i sporten, inden hun senere kom videre i dansk håndbold og udviklede sig til en spiller, der især blev kendt for sin betydning i defensiven.
I seniorårene spillede hun først for Horsens HK, inden hun i 2007 skiftede til Aalborg DH. Efter to sæsoner i Aalborg fortsatte hun i 2009 til HC Odense, hvor hun spillede frem til 2011.
Holmsgaard fik debut på det danske A-landshold i 2006 og blev gennem en årrække en af de bærende kræfter på landsholdet. Hun spillede som venstre back, men det var især i forsvaret, hun satte sit tydelige præg.
I 2011 skiftede hun til Viborg HK, hvor hun spillede i to sæsoner. Herefter gik turen i 2013 til København Håndbold, og samme år kom det største landsholdshøjdepunkt.
Ved VM i Serbien i 2013 var Holmsgaard en del af det danske hold, der spillede sig frem til bronzekampen mod Polen. Danmark vandt 30-26 og sikrede sig dermed sin første medalje ved en stor kvindeslutrunde siden EM-sølvet i 2004.
Hun fortsatte på landsholdet frem til 2016 og nåede samlet 136 landskampe og 124 mål for Danmark. Dermed var hun en markant del af den danske landsholdsgeneration, der bragte Danmark tilbage på podiet efter flere år uden medaljer.
Efter tre sæsoner i København Håndbold skiftede Holmsgaard i 2016 til Nykøbing Falster Håndboldklub. Her blev hun en del af et historisk hold, der i 2017 vandt det danske mesterskab for første gang i klubbens historie.
Mesterskabet med Nykøbing Falster blev det sidste store klubhøjdepunkt i karrieren. Dermed sluttede Pernille Holst Holmsgaard som tidligere VM-bronzevinder, dansk mester og mangeårig dansk landsholdsspiller med mere end 100 landskampe.
