Правильно: работать вхолостую
Если у вас вообще возник вопрос, как правильно это писать, высока вероятность того, что перед вами наречие, которое нужно написать слитно. Раздельно это следует писать, только когда речь идет о слове «холостой» в буквальном смысле:
Вот и прикрыл ты, Андрюха, окошко в холостую жизнь.
Вообще, самый надежный способ отличить прилагательное с предлогом от наречия — задать два вопроса и посмотреть, какой подходит. Если логично спросить «в какую?» — это прилагательное, пишем раздельно. Если «как?» — наречие, пишем слитно.
Разберем пример из нашей сегодняшней карточки:
Благодарности от завхоза — ноль, работаю вхолостую.
«Работаю в какую?» — скорее нет.
«Работаю как?» — определенно да.
Вопрос «как?» указывает на наречие и слитное написание.
По такому же принципу пишутся:
Играл втемную
Врал напропалую
Съел яйцо вкрутую
Подробнее на «Меле»: https://mel.fm/gramotnost/kak-pisat/4781620-vkholostuyu-ili-v-kholostuyu-kak-pisat-pravilno