La Carolina liegt im Norden der Provinz Jaén, nahe der Grenze zur Region Kastilien-La Mancha. Die Stadt befindet sich am Fuße der Sierra Morena, einer bedeutenden Gebirgskette im Süden Spaniens. Aufgrund dieser Lage ist La Carolina das „Tor zu Andalusien“ und liegt strategisch günstig entlang der Hauptverkehrsroute A-4, die Madrid mit Sevilla verbindet.
In der Nähe befinden sich bedeutende Städte wie Linares (30 km), Jaén (85 km) und Córdoba (ca. 110 km). Die Umgebung ist geprägt von weiten Olivenhainen, sanften Hügeln und dem nahegelegenen Naturpark Despeñaperros, einem beeindruckenden Canyon, der sowohl landschaftlich als auch historisch interessant ist.
Das Klima ist mediterran-kontinental geprägt. Die Sommer sind heiß und trocken, während die Winter eher mild, aber mit kühlen Nächten sind. Die besten Reisezeiten sind Frühling und Herbst, wenn das Wetter angenehm mild ist und die Natur in voller Blüte steht – ideal für kulturelle Veranstaltungen oder Outdoor-Aktivitäten.