Na rozdíl od jiných amatérských leteckých aviatických konstruktérů a nadšenců upustil Holeka od myšlenky sestrojení vlastního stroje a díky náhodě zvolil méně riskantní cestu. Rakousko-uherská c. a k. vojenská správa vydala zrovna výnos, podle něhož se mohli aktivní důstojníci přihlásit k pilotnímu výcviku. Na přelomu let 1910 a 1911 si tedy podal přihlášku a byl přijat jako jediný důstojník české národnosti s ostatními 27 adepty létání do 1. leteckého kurzu ve vídeňském Novém Městě (Wiener Neustadt). Pilotní výcvik zahájil 1. ledna 1911 pod vedením známého rakouského pilota majora Petrocki na letišti Fischamend nedaleko Vídně. Poručík Rudolf Holeka se předvedl jako skvělý žák, pilotní kurz absolvoval na výbornou a v březnu obdržel pilotní diplom. Svůj první samostatný let uskutečnil dne 6. 5. 1911 s Fp.Oblt. Millerem.
Od října r. 1911 byl oficiálně veden jako první vojenský pilot české národnosti v řadách. c. a k. rakousko-uherského vzduchoplavectva. V listopadu téhož roku obdržel navíc mezinárodní diplom FAI č. 39. Dne 28. března 1912 složil v Gorici pilotní zkoušky na polního letce a v r. 1913 mu byl udělen Odznak polního pilota č. 10. Posléze se uplatnil jako pilot a letecký instruktor v Pilotní škole ve vídeňském Novém Městě.
K jeho pedagogickým zásluhám patří, že létáním nakazil své spolužáky z vinohradské reálky a vídeňské kadetky Karla Huppnera a Jindřicha Kostrbu, kteří spolu ním poté na podzim roku 1918 budovali základy československého vojenského letectví.
Získal uznání válečného pilota a velitele, ale i po přeřazení z fronty do týlu plnil vzorně roli zalétávače leteckého etapního parku. Vynikal nejen jako příslušník Českého království v c. a k. vzduchoplavectvu, ale ve své době zaznamenal i několik zcela mimořádných leteckých, sportovních i technických výkonů.
Jako první z Čechů dokázal v letech 1912 a 1913 přeletět přes Sněžník, alpský průsmyk Semmering a slovinské pohoří Kras. Jako první přeletěl nad mořem a stal se i prvním pilotem - pozorovatelem, který na trati Wiener Neustadt - Aspern a Wiener Neustadt - Fischamend z letounu pořídil fotografické snímky.
V červnu r. 1912 vytvořil několik dálkových rekordních letů na trati Vídeňské Nové Město - Praha a Praha - Vídeň. Pražské národní listy o tom dne 6. července 1912 psaly jako o senzaci: Aviatik Rudolf Holeka doletěl bez mapy z Vídně až do srdce Králoství českého. Rodák z Nýřan a horlivý český vlastenec svůj let důkladně popsal žurnalistům:
"Vzlétl jsem ve Vídeňském Novém Městě ráno ve 4 hodiny a namířil jsem směrem přes Vídeň, které jsem dostihl asi za 30 minut. Dále jsem letěl na Znojmo a Jihlavu. Od Jihlavy letěl jsem směrem severozápadním a tam mne překvapila bouře a déšť. Ježto byla obloha velmi zamračená, nemohl jsem se dobře orientovati. Také jsem nemohl letět přímým směrem, nýbrž byl jsem nucen vyhýbati se dešti a mrakům. Ale přes tuto svou opatrnost studené lázni jsem neušel, třikráte jsem zmokl. Mapy jsem neměl a orientoval jsem se pouze podle slunce. Od Jihlavy namířil jsem směrem k severu a letěl jsem přes Chrudim a Pardubice, nad nimiž jsem byl asi 1.200 metrů vysoko v 7 hodin. Když jsme shlédl Kunětickou Horu, namířil jsem další svou plavbu podél Labe. Měl jsem v úmyslu plouti přes Kolín ku Praze. Ale asi 5 kilometrů za Pardubicemi přestal mi náhle motor pracovat a donutil mě, abych neprodleně přistál. Na měkké louce plné příkopů u obce Civic jsem se snesl k zemi. Z Pardubic přijeli mi na pomoc inženýr Kašpar a Eugen Čihák a velice srdečně mě přivítali, nabídnuvše mi zároveň pohostinství, kterého jsem milerád použil a to tím spíše, ježto můj motor potřebuje opravy. Jakmile bude můj motor opraven, vydám se na cestu do Prahy."
V Praze Rudolf Holeka přistál na letišti v Břevnově. Při zpátečním přeletu Praha - Vídeň, uskutečněném bez mezipřistání, dokázal ve skvělém čase 2 hodin 20 minut vytvořit další mezinárodní rekord.
Holekovo češství bylo nezpochybnitelné. I přípitek na uvítanou před vysokou vídeňskou společností pronesl česky. Ani interpelace německých poslanců nad touto drzostí nikam nevedla, protože rakouské úřady si uvědomovaly, že poručíka Holeku nelze vidět jinak nežli jako výjimečnou osobnost. To se ostatně projevilo těsně před vypuknutím války, když vstupoval do svazku manželského, neboť mu i císař František Josef I. povolil sňatek bez složení kauce.
Až do července r. 1914, než Rakousko - Uhersko vyhlásilo válku Království srbskému, zůstávalo letectví v představách vojenských štábů něčím nedozrálým a nezařaditelným. Maximálně se k němu přistupovalo jako ke sportovní zábavě, tedy činnosti nesloužící k válečnému dozbrojování. Po vypuknutí 1. světové války ovšem v myšlení generálních štábů došlo ke změně a letectví bylo vzato na milost. Po vyhlášení mobilizace v srpnu 1914 došlo k okamžitým změnám ve velení polních jednotek. Vrcholným orgánem se stalo Armádní vrchní velitelství.
Roku 1912 byly pod velením Emila Uzelace založeny c. a k. rakousko-uherské letecké jednotky, podléhající Vzduchoplaveckému náhradnímu oddílu při Ministerstvu války. Tyto jednotky patřily v počtu osmi leteckých rot, čtyř desítek letounů, deseti balónů a osmdesáti pěti pilotů mezi poměrně vyspělé letecké velmoci v Evropě. Po vypuknutí války byl polní pilot poručík Rudolf Holeka nejprve přidělen na východní ruskou frontu do Přemyšlu, kde působil jako první důstojník 8. letecké roty. Zde se později stal velitelem letecké stíhací roty. Svůj první bojový křest prodělal na letounu Aviatik B.1. dne 14. srpna 1914. S přítelem, nadporučíkem Jindřichem Kostrbou, mapovali prostor v okolí Komárova. Za skvělé pořízení fotosnímků také svorně obdrželi vysoké uznání v podobě Vojenského záslužného kříže III. třídy s válečnou dekorací.
V dalších dnech a měsících Holeka převážně létal na průzkumných strojích německé výroby Fokker A (E.I. a E. III.) a Hansa-Brandenburg D.I. K nim časem přibyly jednomístné stíhací stroje rakouské: Albatros B.I. a D.III., Aviatik D.I. a Phönix D. Nad ruskou frontou nalétal asi 20 - 25 pozorovatelských a průzkumných letů. Pokaždé pořizoval cenné letecké snímky. Několikrát měl velké štěstí, protože ještě nedokonalé letouny měly časté závady a o havárie nebyla nouze. Na konci srpna 1914 se letecká rota přemístila do Cieszanówa a na počátku září 1914 do Tomaszówa, kde došlo k jeho první vážné havárii.
Začátkem roku 1915 se stal velitelem 3. letecké roty se sídlem v Minaji (2 km jižně od Užhorodu). Dne 1. května 1915 byl Rudolf Holeka povýšen do hodnosti kapitána c. a k. rakousko-uherského vzduchoplavectva. Na jaře 1915 byl při souboji těžce zraněn. Po vyléčení čelil podezření z dezerce. Jako politicky nespolehlivý přešel v roce 1916 od letectva (mezitím zastával post velitele Pilotní školy ve Vídeňském Novém Městě) k pěchotě v Haliči, odkud byl přemístěn do Itálie.
V průběhu války věnoval značnou pozornost pozorovatelské službě na jednomístných a dvoumístných letounech, zejména mapování terénu pomocí letecké fotografie. Své poznatky teoreticky zpracoval i ve formě vojenských předpisů pro c. a k. polní letecké pozorovatele. V lednu roku 1917 byl vojenskými orgány znovu povolán k c. a k. vzduchoplavectvu ke štábu 5. armády ve Wippachu pod velením „sočského lva“ generálplukovníka pěchoty Svetozara Boroeviče de Bojna. V březnu 1917 byl jmenován technickým referentem velitele vzduchoplavectva plukovníka Emila Uzelace. Ke konci roku 1917 převzal velení 4. letecké roty na jihozápadní frontě v Giaie u La Sega v blízkosti Portogruaro.
Během jarních měsíců 1918 Rudolf Holeka při pilotáži fotografoval vlastní i nepřátelské linie. K parádním ukázkám jeho pilotního umění mimo jiné patřilo, že jako první z rakousko-uherských pilotů se odvážil létat nad mořskou hladinou.
V květnu 1918 byl jmenován velitelem průzkumné eskadry a následně se stal i velitelem u průzkumné a výzvědné letecké skupiny při velitelství 6. armády ve Vittoriu u Piavy na sočské frontě, kde po naprostém rakousko-uherském červnovém nezdaru a následném zářijovém a zvláště říjnovém maďarském a chorvatském odporu bojovat zakončil v říjnu 1918 svou válečnou činnost v hodnosti setníka - polního pilota c. a k. rakousko-uherských vzduchoplaveckých jednotek.
Z italského bojiště se Rudolf Holeka vrátil nejprve k manželce do Vídně. Zde jej dostihl telegram, v němž jej setník Jindřich Kostrba, plnící roli velitele Leteckého sboru, povolával do Prahy. Oba kamarádi se společně podíleli na získávání prvních provozuschopných letadel, hangárů, dílen a letištních ploch, které měly zabezpečit základní podmínky pro fungování prvního československého leteckého vojenského útvaru – Leteckého sboru Československé armády s velitelstvím v Josefských kasárnách v Praze (dnes nákupní centrum Palladium).
Od 4. listopadu 1918 se Holeka spolupodílel na činnosti Leteckého sboru. Dne 7. listopadu 1918 se účastnil obnovy Českého aviatického klubu (přejmenovaného na Československý aviatický klub). Na jeho ustavující schůzi dne 23. 11. 1918 byl doporučen a vzápětí pak na členské schůzi v Obecním domě dne 10. 12. 1918 jmenován do funkce prvního předsedy ČAK. Současně se stal i jeho čestným členem. Později byl jmenován čestným předsedou tohoto klubu.
Dne 11. listopadu 1918 podal přihlášku do rodící se Českolovenské armády, do níž byl jako bezúhonný přijat v hodnosti kapitána letectva. Stal se nejprve přednostou vojenské správy Leteckého sboru, od března 1919 pak zástupcem velitele Leteckého sboru v Praze. Ve skutečnosti však řídil veškerou organizační a vojenskou činnost. Ve stejné době se stal na I. řádné valné hromadě předsedou Svazu českých pilotů.
Dne 19. prosince 1918 předložil Rudolf Holeka coby zástupce velitele Leteckého sboru vojenským úřadům a ministerské radě dokonale rozpracovaný projekt o 22 kapitolách na založení dopravních leteckých linií a letecké školy, kde jasně vymezil možnosti vojenského, civilního i soukromého podnikání, včetně sedmi leteckých tratí domácích a několika zahraničních. Podle jeho projektu měla vzniknout nová letiště v Pardubicích, Olomouci, Uherském Hradišti, Trnavě, Bratislavě, Táboře, Českých Budějovicích, Plzni a obnoveno letiště v Chebu. Projekt vzbudil mimořádnou pozornost a ministr národní obrany Václav Jaroslav Klofáč jej dne 20. ledna 1919 schválil. Letecká pošta získala na provoz půlroční zkušební dobu a Holeka obdržel oficiální pověření k jejímu zřízení. Npor. ing. Kurz podal protinávrh, který rovněž vojenskou správu, ministerstvo pošt a telegrafů i ministra Klofáče zaujal, takže nakonec byl v samém závěru původní Holekův návrh 15. května 1919 zamítnut. Přes mnohé protesty a revizi celého případu se na věci již nic nezměnilo a pro Holeku bylo jen malou útěchou, že na konci roku 1919 získal koncesi na přepravu civilních osob. K soukromému provozu nakonec ale rovněž nedošlo.
Dne 1. listopadu 1919 Holeku Ministerstvo národní obrany jmenovalo do hodnosti majora letectva.
Na podzim 1919 se bez valného úspěchu pokoušel prosadit vlastní plán na výstavbu soukromé letecké dopravní společnosti, na čas proto z armády odešel. Do služby se znovu vrátil až za mobilizace československé branné moci na podzim roku 1921, kdy se stal zástupcem velitele Leteckého pluku 1. v Praze. Až do 31. března 1920 vykonával post velitele osobní správy Leteckého sboru. Přechodně byl umístěn k disciplinárnímu výboru č. 3 pražského posádkového velitelství.
Od 1. dubna 1920 do 31. května 1921 Holeka působil v zařazení přednosty organizačního a osobního referátu u Třináctého oddělení (vzduchoplaveckého) Ministerstva národní obrany, jemuž šéfoval plk. ing. Lev Nádherný a jeho zástupce mjr. let. Lev R. Melč. Pak odjel do Vídeňského Nového Města, kde se pokoušel o podnikání v letecké dopravě.
Od 1. října 1921 byl mjr. p.p.l. Holeka znovu k dispozici československé branné moci. Stal se zástupcem velitele Leteckého pluku 1 v Praze - Kbelích, kterému velel major polní pilot - letec Karel Huppner. Na rozhraní ledna a února 1923 se Holeka pedagogicky podílel jako školitel v informačním Kurzu pro vyšší důstojníky ženijního vojska, za což obdržel od přednosty Technického oddělení MNO plk. Červáka uznání a vřelý dík. Zároveň od března do července 1923 pokračoval v práci na organizaci letecké a dopravní služby. Poté opět působil ve funkci zástupce velitele Leteckého pluku 1. V srpnu 1923 byl jmenován velitelem Letecké správy v Hlavních leteckých dílnách v Olomouci, kde ve volných chvílích naplnil svůj dávný sen: sestavil vlastní bezmotorové letadlo - kluzák Míra.
V březnu 1925 se stal zástupcem velitele a od října 1925, kdy teprve došlo k jeho jmenování do hodnosti podplukovníka letectva, zatímně převzal velení prestižního Leteckého pluku 3 Generála letce M. R. Štefánika se sídlem v Nitře, kde setrval do října 1927. Oficiálně byl do této funkce jmenován až 31. 3. 1928. V lednu 1926 informoval hlavní velitel polského letectva generál Zagorský přednostu KPR a Leteckého odboru MNO divizního generála Stanislava Čečka o rozhodnutí polské armády udělit polské pilotní odznaky třem českým leteckým důstojníkům - pplk. let. Rudolfu Holekovi, škpt. let. Vilému Stanovskému a škpt. let. Karlu Dymešovi.
Dne 21. února 1928 byl rozhodnutím MNO jmenován do hodnosti plukovníka letectva. V té době byl služebně nejstarším aktivním polním pilotem - letcem v československé branné moci.
V říjnu 1929 jmenován Ministerstvem národní obrany velitelem nově vybudovaného Vojenského leteckého učiliště v Prostějově (VLU), kde setrval do listopadu 1933. Od prosince 1933 přešel do moravské metropole, kde byl jmenován do funkce velitele Velitelství zemského letectva v Brně (ZVV), jemuž šéfoval armádní generál Sergej N. Vojcechovský.
Dne 1. června 1935 obdržel plk. Holeka jako první československý vojenský pilot hodnost brigádního generála. Ministerstvo národní obrany přesto rozhodlo o generálově neupotřebitelnosti a jediným východiskem bylo přeřazení do výslužby, což v dubnu roku 1936 vstoupilo v platnost.
Brigádní generál letectva Rudolf Holeka se po svém penzionování vrátil s rodinou do Prahy, ale do ústraní neodešel. V hlavním městě definitivně zakotvil a výrazně se zapojoval do společenského a veřejného života. Své letecké zájmy nadále uplatňoval v Aeroklubu Republiky československé, Masarykově letecké lize a ve Svazu letců Republiky československé. Dne 7. dubna 1937 se zúčastnil ve Smetanově síni Obecního domu v Praze manifestačního projevu Svazu letců Republiky československé „Pro mohutné letectví na obranu státu“. V únoru 1938 se dostavil jako čestný host na jubilejní 25. výroční valnou hromadu Aeroklubu RČR a v červenci byl pozván na jubilejní X. Všesokolský slet, kde s nadšením aplaudoval vystoupení Československé armády a zejména letectva.
Generálovou nejmilejší zálibou zůstalo malířství, rád a často překvapoval své četné přátele obrazy a kresbami, které jim často věnoval. Vynikl i jako mistr královské hry, mezi vinohradskými šachisty platil za obávaného protivníka. Obě duchovní záliby mu umožnily přežít i tíživé protektorátní klima, které se podepsalo na jeho zdravotním stavu. Přesto se dokázal po příchodu německých okupantů v březnu 1939 zapojit do odbojového ilegálního vojenského šiku, organizovaného Obranou národa. Stal se jakousi organizační hlavou, která pod pláštíkem likvidační komise jednoho z bývalých oddělení MNO zařazovala československé letce do nových civilních zaměstnání, ale vlastně je nenápadně nasměrovala k odchodům do zahraničního vojenského odboje. V průběhu válečných let se jeho zdravotní stav zhoršoval a ani po roce 1945 nedošlo ke zlepšení, byť se ještě krátce spolupodílel s bratrem Františkem Holekou na obnově a činnosti Svazu letců RČS i na chodu Českého národního aeroklubu.
Brigádní generál letectva Rudolf Holeka byl v letech 1908 - 1918 vyznamenán některými rakousko-uherskými vyznamenáními, udělovanými za statečnost v boji a za zranění, zvláště pak:
- Vojenským záslužným křížem III. třídy s válečnou dekorací a meči (1914)
- Zlatým Záslužným křížem s korunou a zlatými meči (1914)
- Vojenským služebním odznakem pro důstojníky
- Stříbrnou Vojenskou záslužnou medailí Signum laudis
- Vojenským jubilejním křížem z roku 1908
- Karlovým vojenským křížem
- Medailí Za zranění (2 x)
- Československou Revoluční medailí
- spojeneckými řády a vyznamenáními, které ale nejsou v jeho vojenských materiálech uvedeny
Zároveň byl nositelem polního pilotního či pozorovatelského odznaku:
- rakousko-uherského (1913 a 1917)
- československého (1923 a 1931)
- francouzského
- polského (1926)
- srbského
- jugoslávského
- rumunského
Brigádní generál letectva Rudolf Holeka zemřel po dlouhé a těžké nemoci ve věku 63 let dne 10. února 1946 v Praze. Některé prameny uvádějí datum úmrtí 11. února 1946. Na poslední let jej o týden později vyprovodila do strašnického krematoria početná letecká obec, aby vzdala poctu průkopníkovi českého a československého vojenského letectví, spoluzakladateli Leteckého sboru, veliteli Leteckého pluku 3 Generála-letce M. R. Štefánika, veliteli Vojenského leteckého učiliště a předsedovi četných leteckých korporací. U katafalku s generálovými ostatky stáli čestnou stráž kamarádi - letci, se zemřelým se za Ministerstvo národní obrany a za Velitelství letectva rozloučil velitel československého letectva divizní generál letecký inženýr Alois Vicherek, po něm sekční šéf odboru letectví Ministerstva dopravy Ing. Jan Bervida a za Svaz letců RČS vystoupil Václav Kubec. Všichni shodně ocenili životní dílo zakladatelské letecké legendy a služebně nejstaršího československého vojenského pilota a slíbili ctít jeho jméno a památku.
Dnes je brigádní generál letectva Rudolf Holeka téměř zapomenut. V Nýřanech jsme po svém slavném rodáku pojmenovali ulici - Generála Holeky.