Castellbisbal liegt im Nordosten Spaniens, in der autonomen Region Katalonien, rund 20 Kilometer westlich von Barcelona. Geografisch befindet sich die Stadt im hügeligen Übergangsgebiet zwischen dem Flusstal des Llobregat und den Ausläufern der Serra de l’Ordal, was ihr eine malerische und naturreiche Umgebung verleiht.
Zu den nahegelegenen Städten zählen Terrassa, Sabadell und Martorell – alle wirtschaftlich bedeutend und gut angebunden. Der Fluss Llobregat fließt nahe der Stadt und spielt eine wichtige Rolle für das lokale Ökosystem. Auch Wanderfreunde und Naturliebhaber kommen auf ihre Kosten, denn in der Umgebung gibt es zahlreiche Wander- und Radwege.
Das Klima in Castellbisbal ist typisch mediterran – mit heißen, trockenen Sommern und milden, feuchten Wintern. Die besten Reisezeiten sind Frühling und Herbst, wenn angenehme Temperaturen und wenig Niederschlag ideale Bedingungen für Veranstaltungen und touristische Aktivitäten bieten.