Johannes Hinterholzer studierte bei Josef Mayr und Radovan Vlatković an der Universität »Mozarteum« in Salzburg und besuchte Meisterkurse bei Peter Damm, Wolfgang Wilhelmi und Anthony Halstead. Schon als Student gewann er zahlreiche Preise bei Musikwettbewerben, was zu zahlreichen Einladungen als Solist und Kammermusiker führte. Von 1997 bis 2009 war er Solohornist des Mozarteumorchesters Salzburg, und seit 2012 ist er Solohornist der Camerata Salzburg. Als Solist trat er mit zahlreichen bedeutenden Sinfonie- und Kammerorchestern, darunter das Mozarteumorchester Salzburg, das Brucknerorchester Linz, das Tokyo Metropolitan Symphony Orchestra, das Münchner Kammerorchester, Sinfonia VIVA Nottingham, das Collegium musicum Copenhagen, das Wiener Kammerorchester u.v.a. mit Werken von Vivaldi, Telemann, Haydn, Mozart, Schumann, Saint-Saens, Strauss und Britten auf. 2007 debütierte er mit Mozarts Hornkonzert KV 495 bei den Salzburger Festspielen, wo er 2013 auch Brittens Serenade für Tenor Horn und Streicher zusammen mit Ian Bostridge und der Camerata Salzburg interpretierte. Seit 2000 spielt er als Gast Konzerte an der Solohornposition in Orchestern wie dem Berliner Philharmonischen Orchester, dem Bayrischen Staatsorchester, dem Tonhalle Orchester Zürich, dem Mahler Chamber Orchestra, dem Radio-Symphonieorchester des SWR Stuttgart und vielen anderen.
Eines seiner Spezialgebiete ist das Spielen auf historischen Horninstrumenten: Barockhorn und Naturhorn. Neben zahlreichen Recitalprogrammen wirkt er regelmäßig im Concentus musicus unter Nikolaus Harnoncourt, bei Il Giardino Armonico unter Giovanni Antonini und in vielen anderen internationalen Ensembles mit. Neben seiner Orchestertätigkeit ist Johannes Hinterholzer ein gefragter Kammermusikpartner und spielte mit Daniel Gaede, Lukas Hagen, Veronika Hagen, Erich Höbarth, Dag Jensen, dem Kuss Quartett, François Leleux, Andrea Lieberknecht, Benjamin Schmid u.v.a.
2006 erschien beim Label Oehms Classics eine Gesamtaufnahme der Hornkonzerte Mozarts mit Johannes Hinterholzer und dem Mozarteum Orchester Salzburg unter Ivor Bolton, die in der internationalen Fachpresse großen Anklang fand.
Von 2000 bis 2010 leitete er eine Hornklasse an der Anton Bruckner Privatuniversität in Linz und seit Herbst 2008 ist er Professor für Horn an der Hochschule für Musik und Theater München.