1671 год – родился в семье обрусевших немцев, переселившихся в Россию в начале XVII века.
1689 год – начал служить офицером в Преображенском полку.
1694-1695 года – принимает участие в Азовских походах и в дальнейшей северной войне. Эти военные события считаются боевым крещением И. Д. Бухольца
1714 год – был назначен руководителем экспедиции в Эркет за песочным золотом. Поход финансировался из казны Сибирской губернии.
1 октября 1715 год – отряд под командованием И. Бухольца прибыл к Ямышевскому солёному озеру, где была заложена крепость.
15 декабря 1715 года – подполковник не отважился идти дальше и написал Петру I, что опасно идти навстречу калмыкам со столь малым числом войск, однако письмо пришло государю на корабль «Ингерманландия» лишь 7 августа 1716 года.
10 февраля 1716 года – на Ямышевскую крепость напало десятитысячное джунгарское войско, после началась двухмесячная осада. Посланные на помощь отряды и провизия перехватывались джунгарами. Полностью попал в плен караван из 700 человек с продовольственным обозом из Тобольска.
28 апреля 1716 года Бухольц был вынужден покинуть Ямышевскую крепость. Были срыты до основания укрепления, дома и казармы разрушены, военные припасы нагружены на дощаники.
Май 1716 года — не доходя Тобольска, у устья Оми, И. Бухольц с разрешения князя Гагарина в мае 1716 года заложил Омскую крепость.
Декабрь 1716 года – после завершения основных строительных работ И. Бухольц, передав командование майору Вельяминову-Зернову, навсегда покинул Омскую крепость, прибыл в Тобольск и пробыл там до получения повеления Петра I об отбытии в Санкт-Петербург.
1720 – по результатам расследования неудачной экспедиции Бухольц был признан невиновным. Военная Коллегия признала его годным к «лучшему делу», он был понижен в должности и в качестве наказания был направлен заведовать госпиталями, а потом был назначен комендантом утратившей своё военное значение крепости Нарва.
1723 год – начало службы в Забайкалье в чине командира Якутского полка
1731 год – был произведён в бригадиры с назначением комендантом Селегинска.
1740 год – уходит в отставку в чине генерал-майора.
1741 год – умер, точное место смерти и погребения неизвестно. В Омске Ивану Дмитриевичу Бухольцу и основателям Омской крепости поставлен памятник «Держава» — символ освоения сибирской земли. Площадь с монументом и улица так же названы в честь И. Д. Бухольца.