Sant Joan Despí liegt im Nordosten Spaniens, in der Region Katalonien, und gehört zur Metropolregion Barcelona. Geografisch befindet sich die Stadt im fruchtbaren Tal des Flusses Llobregat, in einer flachen Ebene südwestlich von Barcelona. Durch ihre Lage ist sie perfekt an umliegende Städte wie Cornellà, Sant Just Desvern oder Esplugues de Llobregat angebunden.
Die Stadt ist nur 10 bis 15 Autominuten vom Zentrum Barcelonas entfernt und in unmittelbarer Nähe zum internationalen Flughafen Barcelona-El Prat. Auch das Mittelmeer ist nicht weit – Strände wie in Castelldefels oder Sitges sind in weniger als 30 Minuten erreichbar, ebenso wie die Ausläufer des Gebirges Garraf oder das Montserrat-Massiv.
Das Klima ist typisch mediterran: heiße, trockene Sommer und milde, feuchte Winter. Die angenehmsten Reisezeiten sind das Frühjahr (April bis Juni) und der Herbst (September bis Oktober), wenn das Wetter mild ist und viele kulturelle Veranstaltungen stattfinden.