Buchholz erhielt 1911 seine Priesterweihe und war zunächst als Kaplan in Düsseldorfer und Essener Gemeinden tätig. Während des Ersten Weltkriegs diente er als Divisionspfarrer. Von 1926 bis 1945 war er Gefängnisseelsorger, ab 1943 hatte er diese wichtige Funktion in der Hinrichtungsstätte in Berlin-Plötzensee inne. Obwohl die Betreuung der verurteilten Widerstandskämpfer ausdrücklich verboten war, half er ihnen. Er betreute auch ausländische Häftlinge. In enger Zusammenarbeit mit Pfarrer Harald Poelchau (1903-1972) vermittelte Buchholz zwischen den Verurteilten und ihren Angehörigen letzte Kontakte, übermittelte Nachrichten oder überbrachte den Gefangenen heimlich Lebensmittel. Am 17.5.1945 berief man Buchholz in den Beirat für kirchliche Angelegenheiten. Diese Funktion hatte er bis zum 28.5.1947 inne. Bis zu seiner Pensionierung 1953 war Buchholz in Düsseldorf wieder als Gefängnispfarrer tätig und leitete die Konferenz der katholischen Strafanstaltsseelsorger.