Der Uhlbach entsteht im südöstlichen Gemeindegebiet von Bühlerzell inmitten des Schönbronner Holzes zwischen Mangoldshausen im Westen und Röhmen im Osten aus mehreren kleinen Wasserrinnen, die im Sommer oft trockenfallen. Die mündungsfernste Quelle liegt gewöhnlich ungefähr am Südknick einer oberhalb von Nordwesten zulaufenden kleinen Mulde auf etwa 475 m. Dieser Ast läuft südwärts, dann südwestwärts zu Tale – hier dann schon begleitet von einem besseren Waldweg – und nimmt nach etwa einem Kilometer auf 441 m einen ersten Zufluss von rechts von etwa 0,6 km Länge auf, der sich bergwärts recht kleinfiedrig verzweigt und die Westseite des Waldes entwässert. 300 Meter später folgt von links der 1,1 km lange Grenzbach, der im Osten in der Wiesenflur der Hochfläche am Rande der den Ferienpark Grafenhof passierenden Straße von Bühlerzell-Kammerstatt nach Adelmannsfelden (K 2627) seinen Anfang nimmt. An seinem Zufluss beginnt eine kurze Wiesenlichtung und der Bach wendet sich nach Südwesten. Etwas über zwei Kilometer unterhalb seines Ursprungs erreicht der Uhlbach den Rand zur Wiesenflur, hier mündet von links entlang dem Waldrand zum Hanggewann Herzert der 1,3 km lange Stockwiesenbach; das Wiesengewann ist nach einer Wüstung am Rand der ab hier nun linksseits bis zum Bach reichenden Gemarkung Adelmannsfeldens benannt, von der in der Natur nichts mehr zu sehen ist. Hier quert auch die Straße K 2629 von Adelmannsfelden über dessen Weiler Haid nach Bühlerzell-Hochbronn und -Schönbronn das inzwischen etwa dreißig Meter in die umgebende Hochebene eingetiefte Tal. Hochbronn mit seinen wenigen Gehöften sitzt gleich danach rechts auf einem von wenig Flurfläche umgebenen Geländehöcker, den die kleine Straße steil erklimmt. Unterhalb wendet sich der hier nun in kleinen Mäandern fließende Bach mehr und mehr auf Westkurs, die Flur verengt sich auf die wiesenbedeckte Talaue, die nirgends mehr als hundert und zuweilen nur zwei Dutzend Meter breit ist, An ihrem rechten Rand läuft ein in der Mitte grasiger Feldweg, der Uhlbach selbst meist am linken. Zuletzt unterquert er die Talstraße L 1072 und mündet dann auf etwa 402 m ü. NN keine zwei Kilometer aufwärts von Senzenberg am einen Schenkel eines grob von den zwei zulaufenden Gewässern begrenzten Nordwestecks der Adelmannsfelder Gemarkung von rechts und Osten in die von Süden kommende obere Bühler. Der Uhlbach hat ein Einzugsgebiet von 4,9 km² Größe, das zu mehr als drei Vierteln bewaldet ist. Es gehört zu zwei Dritteln zu Bühlerzell, der restliche Teil im Süden zu Adelmannsfelden. Es hat ungefähr die Gestalt eines Dreiecks. Sein Südwesteck liegt an der Mündung, das nördliche nahe einer Straßengabel an der Nordspitze des Schönbronner Holzes, das südöstliche nahe dem Buchenweiher zwischen Adelmannfelden-Vorderwald und -Haid. Ganz im Osten wird unweit von Adelmannsfelden-Mittelwald auf 495,1 m ü. NN die größte Höhe darin erreicht. Im Nordwesten grenzt der Einzugsbereich des unteren Bühler-Zuflusses Gruppenbach an, von Nord bis Südost der der Blinden Rot, im Süden konkurriert der obere Bühler-Zufluss Krebsbach. Außer Bühlerzell-Hochbronn gibt es keine Ansiedlung im Tal. Der Bach entsteht in der Gemeinde Bühlerzell, ab dem Austritt in die Flur um Hochbronn ist der Uhlbach die Gemeindegrenze zur Gemeinde Adelmannsfelden im Ostalbkreis am linken Ufer bzw. folgt dieser nahe. Der Lauf und das Einzugsgebiet des Uhlbachs liegen insgesamt im oberen Mittelkeuper des Naturraumes Ellwanger Berge, einem Teil der Schwäbisch-Fränkischen Waldberge. Das Terrain, das im Mittelkeuper-Schichtenpaket bis hinauf in den Stubensandstein (Löwenstein-Formation) reicht, ist vor allem am Oberlauf sehr sandig, man findet im Wald alte Bauerngruben. Feuchte Saukuhlen darin zeigen Mergelschichten mit tonreichem Boden an, der zuweilen kleine Quellhorizonte bildet.
