Buchholz liegt im äußersten Norden von Rheinland-Pfalz an der Grenze zu Nordrhein-Westfalen. Die Gemeinde befindet sich am Rand des Westerwaldes. Nördlich von Buchholz verläuft die Bundesstraße 8, westlich die Autobahn 3. Somit benötigt man lediglich 40 Minuten bis in die Innenstädte Neuwied oder Bonn, ca. 45 Minuten bis Köln und 25 Minuten bis Altenkirchen. Der ICE-Bahnhof Siegburg ist in ca. 25 Minuten erreichbar, der internationale Köln Bonn Airport in ca. 30 Minuten.
