Peckelsheim liegt etwa 14 km nördlich von Warburg und 13 km südlich von Brakel sowie 28 km südöstlich von Paderborn. Die Bundesstraße B 252 führt als Umgehungsstraße östlich der Ortschaft vorbei. Neben den IC-Stationen Paderborn und Warburg befinden sich in Brakel und Willebadessen die nächstgelegenen Regionalbahnstationen. Der Regionalflughafen Paderborn-Lippstadt liegt 35 km westlich.