Houville-la-Branche liegt im Norden der Landschaft Beauce, zwölf Kilometer östlich von Chartres und etwa 75 Kilometer südöstlich von Paris. Umgeben wird Houville-la-Branche von den Nachbargemeinden Champseru im Norden und Nordwesten, Umpeau im Norden und Nordosten, Béville-le-Comte im Osten, Francourville im Süden und Südosten, Sours im Süden und Südwesten, Nogent-le-Phaye im Westen sowie Coltainville im Nordwesten.