Paterna liegt im Landesinneren der Provinz Valencia in der autonomen Gemeinschaft Valencia, nur etwa 5 Kilometer nordwestlich des Stadtzentrums von Valencia. Diese Nähe zur Hauptstadt macht sie besonders attraktiv für Tagesausflüge, Geschäftsreisen und Wochenendbesuche.
Geografisch befindet sich Paterna in der fruchtbaren Ebene „Horta Oest“, die durch den Fluss Turia durchzogen wird. Die Region ist bekannt für ihre üppige Vegetation und ihr traditionelles Bewässerungssystem. Der nahegelegene Naturpark des Flusses Turia bietet zahlreiche Freizeitmöglichkeiten und Wanderwege.
Das Klima in Paterna ist typisch mediterran: heiße, trockene Sommer und milde, feuchte Winter. Die Temperaturen steigen im Sommer auf über 30 °C, während sie im Winter selten unter 10 °C fallen. Die besten Reisezeiten sind Frühling und Herbst, wenn das Wetter angenehm ist und zahlreiche Feste stattfinden.