Научные интересы А.И. Холькина охватывают проблемы экстракционной химии и технологии, разработок гидрометаллургических процессов извлечения и разделения веществ при переработке рудного и техногенного сырья, создания комбинированных методов синтеза неорганических соединений и функциональных материалов. В области процессов разделения веществ им основан новый класс экстракционных процессов – бинарная экстракция. В области неорганических материалов А.И. Холькиным создан комбинированный экстракционно-пиролитический метод получения неорганических соединений и функциональных материалов. Под руководством А.И. Холькина разработаны новые технологические процессы для извлечения, разделения и очистки цветных и редких элементов из техногенного, вторичного и природного сырья различного состава, часть разработок внедрена в производстве. Разработаны технологические процессы переработки минерального и техногенного сырья для получения силикатов кальция и материалов на их основе. В настоящее время А.И. Холькин является председателем Научного совета РАН по химической технологии, председателем Комиссии по экстракции и членом Научного совета РАН по неорганической химии, членом Научного совета РАН по металлургии и металловедению, председателем секции теоретических основ химической технологии Ученого совета ИОНХ РАН, является заведующим лабораторией ИОНХ РАН. А.И. Холькин организовал ежемесячный научно-производственный и информационно-аналитический журнал «Химическая технология», является главным редактором журнала. А.И. Холькин ведет большую научно-организационную работу. Под его руководством был создан Институт химии и химической технологии СО РАН в г. Красноярске, где он был его первым директором (1981-1990 г.г). Был заместителем директора по научной работе Института общей и неорганической химии РАН с 1994 по 1999 год. Под руководством А.И. Холькина защищены четыре докторских и одиннадцать кандидатских диссертаций. Основные научные труды: 1. А.И. Холькин, Л.М. Гиндин, Л.С. Маркова, И.С. Штильман. Экстракция металлов фенолами. Наука. Новосибирск, 1976. 190 с. 2. А.И. Холькин, Т.Н. Патрушева. Экстракционно-пиролитический метод: Получение функциональных оксидных материалов. М.: КомКнига, 2006. 288 с. 3. Ю.А.Золотов, А.И.Холькин, Г.Л.Пашков и др. Гидрометаллургические процессы нетрадиционного сырья редких и цветных металлов. М.: Форум. 2010, 180 с. 4.А.И. Холькин, В.И. Кузьмин. Бинарная экстракция // В сб.: Химия экстракции, Наука, Новосибирск, 1984, стр.53-68. А.И. Холькин является лауреатом Государственной премии СССР(1985), лауреатом премии правительства РФ в области науки и техники (2008), награжден орденом Почета (1997). Ключевые слова Неорганическая химия. Экстракционная химия и технология. Функциональные неорганические материалы.