Die Entstehung der Siedlung dürfte mit dem damaligen Glashandwerk in der Region zu tun haben. Die für die Glasproduktion benötigten großen Mengen Holz wurden durch Abholzung der Wälder in unmittelbarer Nähe der Glashütten herangeschafft. Auf einer dieser gerodeten Flächen wurde die Ortschaft errichtet – daher der Name Holzschlag.
Die erste schriftliche Erwähnung des Ortes stammt aus dem Jahr 1634. Von 1659 bis 1854 war die Ortschaft die überwiegende Zeit Teil der Herrschaft Pinkafeld.
1937 hatte Holzschlag 661 Einwohner, davon waren 318 Angehörige der Roma. Diese wurden ab 1939 von den Nationalsozialistendeportiert. Zunächst wurden arbeitsfähige Männer abgeholt, in der Nacht zum 31. Oktober 1941 wurden die damals in Holzschlag lebenden Romafrauen und Kinder nach Litzmannstadt deportiert und bald darauf im Vernichtungslager Kulmhof ermordet. Im April 1943 wurden die letzten verbliebenen Roma nach Auschwitz deportiert. Nach 1945 kehrten nur 28 Roma nach Holzschlag zurück. Am 28. Oktober 2016 wurde eine Gedenktafel zur Erinnerung an die ermordeten Holzschläger Roma in Holzschlag enthüllt, im Mai 2023 wurde ein Gedenkstein am Friedhof enthüllt und eingeweiht.[2][3]
Am 1. Jänner 1971 wurde Holzschlag im Zuge des Gemeindestrukturverbesserungsgesetzes der burgenländischen Landesregierung mit den Ortschaften Glashütten bei Schlaining, Günseck, Oberkohlstätten und Unterkohlstätten zur neuen Gemeinde Unterkohlstätten zusammengelegt.[4]
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