綿陽市位於四川盆地西北部，涪江中上遊。地理坐標為:東經103° 45 ' ~ 105° 43 '，北緯30° 42 ' ~ 33° 03 '。東至廣元市青川縣、劍閣縣，東至南充市南部縣、西充縣；南部遂寧市射洪縣、大英縣；西部德陽市的羅江縣、中江縣、綿竹縣；西北部與阿壩羌族自治州和甘肅省文縣接壤。全市面積20249.45平方公裏，占四川省國土面積的4.2%。綿陽市建成區面積99平方公裏。按市內主要地貌類型劃分，山地占61%，丘陵占20.4%，平壩占18.6%，平均海拔700米。
綿陽市位於中國東部季風區四川盆地亞熱帶濕潤季風氣候區。冬半年受偏北氣流控制，氣候幹冷少雨；夏半年受偏南氣流控制，氣候炎熱多雨潮濕。由於市內地勢北高南低，高差很大，地貌由山地向丘陵變化，形成了獨特的氣候特征。