Rudolf Voderholzer wurde am 9. Oktober 1959 in München geboren. Er studierte Philosophie und Theologie in München. 1987 wurde er in Freising zum Priester geweiht. Anschließend war er als Kaplan in Traunreut, Haar und Zorneding tätig.
Von 1992 bis 2001 war Voderholzer Assistent am Lehrstuhl für Dogmatik an der Ludwig-Maximilians-Universität München bei Professor Gerhard Ludwig Müller. Gleichzeitige wirkte er in der Pfarrseelsorge mit. 1997 promovierte er zum Doktor der Theologie, 2007 habilitierte er an der Katholisch-Theologischen Fakultät München.
Von 2005 bis 2013 war er als Professor für Dogmatik und Dogmengeschichte an der Theologischen Fakultät Trier tätig. Außerdem engagierte er sich als Seelsorger in der Pfarrei St. Nikolaus in Kasel bei Trier.
Seit 2008 ist Voderholzer Direktor des "Institut Papst Benedikt XVI.".
Im Dezember 2012 wurde er von Papst Benedikt XVI. zum 78. Bischof von Regensburg ernannt. Kurz darauf, am 26. Januar 2013 folgte seine Bischofsweihe im Hohen Dom zu Regensburg. Sein Wahlspruch lautet: CHRISTUS IN VOBIS SPES GLORIA – Christus ist unter euch. Er ist die Hoffnung auf Herrlichkeit!
In der Deutschen Bischofskonferenz ist er stellvertretender Vorsitzender der Glaubenskommission und Mitglied der Kommission für Wissenschaft und Kultur.
Seit Mai 2014 ist Voderholzer Mitglied der Kongregation für die Glaubenslehre. Zuletzt verlängerte Papst Franziskus im Jahr 2024 seine Mitgliedschaft dort um weitere fünf Jahre.