Oberwambach liegt im Westerwald etwa vier Kilometer südlich von Altenkirchen, jeweils etwa zwei Kilometer entfernt der Landesstraßen 265 und 267 sowie der Bundesstraße 8. Der Ort grenzt im Süden an die Gemeinden Rodenbach bei Puderbach und Oberdreis im Landkreis Neuwied. Weitere Nachbargemeinden sind Almersbach im Nordwesten, Gieleroth im Nordosten und Stürzelbach im Südwesten.