Loeches liegt im Osten der Provinz Madrid, etwa 30 Kilometer vom Zentrum der Hauptstadt entfernt. Die Stadt befindet sich im kastilischen Binnenland auf dem zentralen Hochplateau Spaniens (Meseta Central), in einer leicht hügeligen, landwirtschaftlich geprägten Region.
Wichtige nahegelegene Städte sind Alcalá de Henares – eine UNESCO-Welterbestadt – sowie Torrejón de Ardoz und Arganda del Rey. Naturräumlich ist das Gebiet Teil des Regionalparks del Sureste, der zahlreiche Wander- und Naturerlebnisse bietet. Strände oder Gebirge liegen weiter entfernt, aber die Nähe zu Madrid bietet Zugang zu einer Vielzahl weiterer Landschaften.
Das Klima in Loeches ist kontinental-mediterran. Die Sommer sind heiß und trocken, während die Winter kühl bis kalt und ebenfalls eher trocken sind. Die besten Reisezeiten sind Frühling (April bis Juni) und Herbst (September bis Oktober), wenn das Wetter angenehm und ideal für Aktivitäten im Freien ist.