Höllerbach liegt im Norden des Odenwalds im Tal des Hollerbachs, einem rechten nördlichen Zufluss des Brensbachs, der in der Ortslage von Brensbach der Gersprenz zufließt. Die höchste Erhebung der Gemarkung ist im Norden der Hermesberg mit 377 Meter. Im Süden liegt auf einem Bergrücken in 340 Meter Höhe inmitten einer Rodung der Schaafhof. Die Feldflur des Ortes ist von drei Seiten von waldbedeckten Höhen umgeben und öffnet sich nach Westen zur Gerspenzniederung. Höllerbach gehört geologisch zum kristallinen Vorderen Odenwald.

Höllerbach liegt in der Region Starkenburg und im Geo-Naturpark Bergstraße-Odenwald. Der Brensbach ist ein gut fünf Kilometer langer rechter und südöstlicher Zufluss der Gersprenz.  Die Gersprenz ist ein 51,3 km,[2] mit dem Hauptquellast Mergbach 62,1 km[2] langer, im Odenwald entstehender, südwestlicher und orographisch linker Nebenfluss des Mains in Hessen und in Bayern (Deutschland). Sie ist ein Gewässer II. Ordnung und nicht schiffbar. Der Vordere Odenwald, auch Kristalliner Odenwald genannt, stellt mit 591,6 km²[1] neben dem Sandstein-Odenwald die kleinere der beiden naturräumlichen Haupteinheiten des Odenwaldes dar und liegt vor allem im Bundesland Hessen. Ein kleiner Teil im Süden reicht über die Landesgrenze nach Baden-Württemberg.