Rolandseck erstreckt sich als Straßendorf entlang der Bundesstraße 9 zwischen Oberwinter im Süden und Rolandswerth im Norden. Naturräumlich lässt sich Rolandseck der Honnefer Talweitung zuordnen, die sich linksrheinisch durch ein über 100 m hohes Steilufer kennzeichnet, dem rechtsrheinisch ein wesentlich breiterer, halbmondartig aufgeweiteter Talbereich gegenüberliegt. Während Rolandseck im Süden durch Industrieflächen der Oberwinterer Schiffswerft abgegrenzt wird, besteht nach Rolandswerth – die Gemarkungsgrenze wird durch den Rolandswerther Bach markiert – ein fließender Übergang. Am westlichen Rand des Ortes verläuft die linksrheinische Eisenbahnstrecke, oberhalb derer sich die Wohnbebauung noch bis auf 90 m ü. NN erstreckt. Auf Höhe des Bahnhofs Rolandseck befindet sich die linksrheinische Anlegestelle der Autofähre, die zum Bad Honnefer Lohfeld übersetzt.