Bolken liegt auf 496 m ü. M., 10 km östlich des Kantonshauptortes Solothurn (Luftlinie). Das Dorf erstreckt sich auf einer Anhöhe westlich des Önzberges, südlich der Geländemulde des Inkwilersees, im südlichen Solothurner Mittelland.

Die Fläche des 2.1 km² grossen Gemeindegebiets umfasst einen Abschnitt der Moränenlandschaft im äusseren Wasseramt, die durch den eiszeitlichen Rhônegletscher geformt wurde. Der Gemeindeboden erstreckt sich vom Unterwald (bis 473 m ü. M.) nach Südosten über die ehemals moorige Ebene mit dem Inkwilersee bis auf die Anhöhe von Bolken, auf der nördlich von Aeschi mit 503 m ü. M. die höchste Erhebung der Gemeinde erreicht wird. Diese Anhöhe mit den Fluren Tägermoos und Turbenmoos bildet die westliche Fortsetzung des Önzbergs. Auch der westliche Teil des Inkwilersees sowie die Hälfte des Inselchens gehören zu Bolken. Von der Gemeindefläche entfielen 1997 10 % auf Siedlungen, 22 % auf Wald und Gehölze, 66 % auf Landwirtschaft und etwas weniger als 2 % war unproduktives Land.

Zu Bolken gehört das Gehöft Längacher (465 m ü. M.) westlich des Inkwilersees am Rand des Unterwaldes. Nachbargemeinden von Bolken sind Aeschi (SO), Etziken und Subingen im Kanton Solothurn sowie Inkwil und Niederönz im Kanton Bern.