Karlholmsbruk ligg ved Lövstabukten av Bottenhavet. Tämnarån munnar ut ved Karlholmsbruk. Staden vert delt i blant inn i Nöttö (den vestlege delen av busetnaden), Karlholm (Bruket) og Snatrabodarna (den austlege delen av busetnaden). Karlholmsbruk vert ofte knytt til Karlit AB som blant anna produserer trefiberplater. Her ligg òg Huhtamaki Sweden AB, som produserer næringsmiddelemballasje.
Innbyggjarane i Karlholmsbruk pendlar ofte til arbeidsplassar i Tierp og Gävle. Riksväg 76 passerer Karlholmsbruk og leiar til Östhammar og Gävle.
Karlholmsbruk har eit godt bevart bruksmiljø. I åra 1735–1931 var det masomn og smie her. Treindustrien blei grunnlagt i 1910. Bruket blei anlagt av Charles de Geer, og var inntil 1917 fideikommiss under Leufsta Bruk. I 1880 blei det oppført ei lancashiresmie, som blei restaurert i 1973.
Stadnamnet
Namnet kjem frå grunnleggjaren i bruket, Charles de Geer, som grunnla bruket på 1720-talet.
