Fuenlabrada liegt im südwestlichen Teil der Region Madrid, etwa 20 Kilometer vom Zentrum der Hauptstadt entfernt. Die Stadt befindet sich im zentralspanischen Binnenland auf einem Hochplateau der Meseta Central, einer typischen geografischen Struktur im Zentrum Spaniens.
In der Nähe befinden sich bedeutende geografische und natürliche Sehenswürdigkeiten wie der Regionalpark „Parque Regional del Sureste“ sowie die Sierra de Guadarrama, ein beliebtes Ausflugsziel für Wanderer und Naturfreunde. Der Fluss Guadarrama fließt ebenfalls in relativer Nähe zur Stadt.
Das Klima ist kontinental-mediterran geprägt, mit heißen, trockenen Sommern und kalten, klaren Wintern. Die besten Reisezeiten sind Frühling (April bis Juni) und Herbst (September bis Oktober), wenn angenehme Temperaturen und zahlreiche lokale Veranstaltungen locken.